《岩石力学A》课程教学大纲.docx

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1、岩石力学A课程教学大纲 初号别质分时业门程 程 文编类性 专部课 课 空程程程 用课修继 2课课课学学适开先 后Rock Mechanics AHZ 192350专业基础类必修课2.540 （其中：讲课学时：40实验学时：0 上机学时:0）采矿工程环境与资源学院矿业工程系高等数学A1、高等数学A2、工程力学HD1、工程力学HD2、 弹性力学基础井巷工程、矿床露天开采、矿床地下开采一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：1、掌握岩石力学基本知识与理论，具备岩石力学问题求解的解析计算能力。2、具备将某些类型的采矿工程问题转化为岩石力学模型的分析和判别能力。3、具备将岩石力学方法和理论应用

2、于解决和处理某些类型采矿工程问题的 能力。二、课程目标与毕业要求的对应关系课程目标指标点毕业要求1、21.3掌握采矿专业工程基础知识， 能针对采矿相关工程问题进行分 析和处理。1.工程知识：具备数学、自然科学、采 矿工程基础和专业知识，并能用于解决 采犷工程相关复杂工程问题。32.2应用工程科学的基本原理，分 析采矿工程相关问题并获得其解 决途径。2.问题分析：能够应用数学、自然科学 和采矿工程科学的基本原理，识别、表 达、并通过文献研究分析复杂采犷工程 问题，以获得有效结论三、教学内容与教学方法和课程目标的对应关系岩石力学A教学内容教学方法课程目标教学环节训练环节1绪论授课2学时课程目标12

3、岩石物理力学性质授课6学时作业1课程目标13岩体力学性质授课6学时作业2课程目标14地应力及其测量授课6学时作业3课程目标1、25岩石本构与强度理论授课6学时作业4课程目标1、2、36岩石地下工程授课6学时作业5课程目标1、2、37岩石边坡工程授课6学时作业6课程目标1、2、38岩石力学研究新进展授课2学时课程目标1四、课程的主要内容第1单元绪论（2学时，支撑课程目标1）知识点1、岩石力学研究与应用的开展动态；2、岩石与岩体的界定；3、岩体力学的研究任务与内容；4、岩石和岩体力学的研究方法；5、岩体力学在其他学科中的地位；6、岩体力学的开展简史。基本要求1、识 记：岩石、岩体等2、领 会：岩石

4、和岩体力学的研究方法。3、简单应用：一点（单元体）的应力表达。第2单元 岩石的基本物理力学性质（6学时，支撑课程目标1）知识点1、岩石的基本物理性质（岩石的密度、岩石的孔隙性、岩石的水理性、岩 石的透水性、岩石的碎胀性）2、岩石的静力学特性（岩石的强度特性、岩石的变形特性）3、岩石的流变性（岩石的力学性能的时效性、粘性）4、岩石的各向异性5、影响岩石力学性质的因素。重 点1、岩石单轴压缩变形特性，全应力一应变曲线及工程意义；2、岩石的抗压、抗拉、抗剪强度及其实验室测定方法；3、岩石的流变性（微分模型原件构成，Maxwel I模型与Kelvin模型的蠕变、 卸载与应力松弛特性）；4、影响岩石力学

5、性质的因素。难 点1、岩石在三轴压缩条件下的力学特性；2、岩石和岩体的流变性；3、岩体强度的各向异性。基本要求1、识1己：密度、重度、岩石的孔隙性、孔隙率、孔隙比、岩石的水理性、吸水率、饱水率、饱水系数、岩石的透水性、渗透系数、岩石的抗冻性、岩 石的碎胀性、碎胀系数、岩石的软化性、软化系数、脆性、韧性、弹性、塑性、 延性、粘性（流变性）、蠕变、松弛、弹性后效、扩容、岩石的强度、抗压强度、 抗拉强度、抗剪强度、峰值强度、长期强度、剩余强度、真三轴试验、常规三轴 试脸、极限莫尔圆、莫尔圆包络线、点荷载强度、单调加载、循环加载、岩石的 变形、全应力一应变曲线、各向同性、各向异性、正交各向异性、横观各

6、向同性、 岩石的结构、岩体的构造、刚性试验机等。2、领 会：岩石单轴压缩变形特性，岩石三轴压缩变形特性，全应力一 应变曲线及工程意义；影响岩石力学性质的因素（尤其是水对于岩石强度的影 响）；岩石强度的各向异性等。3、简单应用：岩石的抗压、抗拉、抗剪强度与力学参数的实险室测定方法。4、综合应用：岩石力学性能的综合讨论（综合所有影响因素）。第3单元 岩体的力学性质（6学时，支撑课程目标1）知识点1、岩体结构基本类型;2、岩体结构面；3、结构面的力学性质；4、岩体的变形特征；5、岩体的强度特征：6、岩体的水力学性质；7、岩体质量评价及其分类。重 点1、岩体结构；2、结构面的力学特征；3、岩体的强度特

7、征：4、岩体的破坏机理；5、岩体的分类。难 点1、结构面的力学特征;2、岩体的强度特征；3、岩体的破坏机理。基本要求1、识 记：岩石、岩体、结构面、结构体、岩体结构、完整结构、块裂 结构、板裂结构岩体、碎裂结构岩体、断续结构岩体、散体结构、原生结构面、 沉积结构面、火成结构面、变质结构面、构造结构面、次生结构面、结构面的产 状、结构面的形态、结构面的延展度、结构面的密集度、岩体的裂隙度、岩体的 切割度、JRC、剪胀、岩体强度、准岩体强度、岩体变形、岩石RQD质量指标、完 整性系数、岩石坚固性系数等。2、领 会：结构面充填情况对于力学性能的影响，结构面的分类与分级, 岩体结构面力学特征及其意义，

8、岩体的强度特征，岩体的破坏机理，岩体分类方 法与工程应用情况等。3、简单应用：单一结构面对于岩体强度的影响，多组结构面对于岩体强度 的影响。4、综合应用：结合工程特点，对于岩体进行综合评价或分级。第4单元 地应力及其测量（6学时，支撑课程目标1、2）知识点1、基本概念；2、岩体自重应力；3、岩体构造应力；4、岩体初始应力场测定；5、岩体初始应力分布状态。重 点1、岩体初始应力场（自重应力与构造应力场的叠加）的构成；2、岩体初始应力场测定；3、岩体初始应力分布状态。难 点1、应力解除法与水压致裂法测定岩体初始应力场；2、岩体初始应力分布状态。基本要求1、识 记：原岩、原岩应力、围岩、围岩应力、次

9、生应力、自重应力、 构造应力、应力场、应力解除法、应变花、水压致裂法、关闭压力、凯塞声发射 法等。2、领 会：岩体自重应力与构造应力各自产生的原因与鉴别等。3、简单应用：岩体自重应力的计算。4、综合应用：应力解除法（孔底应力解除法、孔径变形法、孔壁应变法） 与水压致裂法测试原岩应力的基本原理与工艺过程。第5单元 岩体的本构关系与强度理论（6学时，支撑课程目标1、2、3） 知识点1、弹性体的本构关系；2、塑性体本构关系简介；3粘性体的本构关系；4、岩石的强度理论。重 点1、弹性体的本构关系；2、岩石的强度理论。难 点1、塑性体本构关系简介；2、粘性体的本构关系。基本要求1、识 记：弹性本构关系（

10、物理方程、广义虎克定律）、塑性本构关系 （Levy-Mises本构关系、PrandtI-Reuss本构关系、Hencky-伊柳辛本构关系）、 粘性（流变）本构关系（Maxwell本构关系、Kelvin本构关系）、端变、应力松 弛、弹性后效、稳定蠕变、非稳定蠕变、长期强度、流变模型、摩擦块、阻尼器、 最大伸长应变强度理论、Coulomb强度理论、强度曲线、Coulomb-Mohr强度理论、 Griffith强度理论、裂纹扩展、Teresca屈服准那么、Mises屈服准那么、 Drucker-Prager屈服准那么等。2、领 会：弹性本构关系，简单流变（粘性）本构关系，各个强度理论 与屈服准那么的

11、基本观点；了解塑性本构关系和复杂的粘性本构关系。3、简单应用：最大伸长应变强度理论，Coulomb强度理论，Coulomb-Mohr 强度理论，Griffith强度理论公式记忆与语言描述。4、综合应用：用最大伸长应变强度理论，Coulomb-Mohr强度理论或 Griffith强度理论分析判定岩石或岩体的稳定性。第6单元岩石地下工程 （6学时，支撑课程目标1、2、3）知识点1、地下工程围岩应力分析：2、巷道围岩稳定性分析与压力计算；3、巷道围岩位移；4、围岩压力计算；5、竖井围岩应力计算及稳定性分析。重 点1、圆形、椭圆形、矩形巷道围岩应力分布规律；2、巷道围岩稳定性分析与压力计算；3、支架位

12、移与地压关系，支架特性曲线，国岩与支架共同作用原理；4、变形地压、块体位移地压与松散体地压；5、竖井围岩应力计算及稳定性分析，临界深度确实定。难 点1、巷道围岩稳定性分析与压力计算；2、支架位移与地压关系，支架特性曲线，围岩与支架共同作用原理；3、变形地压、块体位移地压与松散体地压。基本要求1、识 记：原岩应力、围岩应力、侧压系数、应力集中、轴比、等应力 轴比、脆性破坏、塑性破坏、剪切滑移体、岩性区、塑性区、松弛区、围岩压力、 广义地压、狭义地压、围岩位移、围岩变形、支架变形、支架特性曲线、似内摩 擦角、自然平衡拱、竖井临界深度等。2、领 会：变形地压的计算，石根华块体平衡理论，普氏理论，太沙

13、基理论，竖井临界深度等。3、简单应用：圆形巷道围岩应力计算，椭圆形巷道围岩应力计算，石根华 块体平衡理论围岩压力计算、普氏理论围岩压力计算、太沙基理论围岩压力计算、 竖井地压与临界深度确定计算。4、综合应用：矩形巷道围岩应力分布定性描述，支架特性曲线意义，支架 与围岩的相互作用关系，支架与围岩相互作用关系，竖井围岩应力与临界深度的 计算确定。第7单元岩石边坡工程（6学时，支撑课程目标1、2、3）知识点1、边坡的破坏形式及其影响因素；2、边坡稳定性分析；3、滑坡的防治与检测。重 点1、边坡的破坏形式及其影响因素；2、边坡稳定性分析。难 点边坡稳定性分析。基本要求1、识 记：松动、端动、崩塌、滑坡

14、、平面剪切滑动、旋转剪切滑动、 滑塌、岩块流动、岩层曲折、稳定系数。2、领 会：边坡稳定系数的计算的理论依据。3、简单应用：平面滑动稳定系数的计算。4、综合应用：非平面滑动边坡稳定系数的计算。第8单元 岩石力学研究新进展（2学时，支撑课程目标1）知 识 点:岩石力学问题的不确定性分析、智能分析方法、岩石细观力学、岩石 断裂与损伤力学、岩石力学分形、多场耦合。重点:不确定性分析、断裂与损伤力学。难点:多场耦合分析。基本要求1、识 记：不确定性、岩石细观力学、岩石断裂力学、岩石损伤力学、 分形等概念。2、领 会：目前岩石力学领域的研究动态和新成果。3、简单应用：岩石力学研究新进展对采矿行业开展的意

15、义。4、综合应用：岩石力学研究新成果对采矿作业的实践指导。学时分配知识单元理论学时1、结论22、岩石物理力学性质63、岩体力学性质64、地应力及其测量65、岩石本构与强度理论66、岩石地下工程67、岩石边坡工程68、岩石力学研究新进展2合计40五、教学方法与手段1、采用理论与实际结合的教学方法，将采矿工程中的岩石力学问题引入到 课堂中，不断提高学生发现、分析和解决问题的能力。2、传统教学与现代教学相结合，教学内容安排突出重点与难点，采用PPT 演示、视频短片播放和图片展示的方式，力求化繁为简、深入浅出，提高学生的 学习积极性。3、注重应用启发式教学，采用课堂讨论的教学方法增强学生的主观能动性，

16、 引导学生积极思考问题、分析问题，拓展学生的思维，提高学生课堂学习效率。4、加强课后作业练习，注重培养学生动脑、动手、理论联系实际和独立解 决问题的能力。六、考核要求、方式与成绩评定考核要求：覆盖教学大纲各章节教学内容。考核形式：过程考核与期末考试，其中期末考试统一命题，统一评分标准， 统一考试时间。笔试考试，考试时间为100分钟。成绩评定：成绩评定中过程考核章节课后作业成绩占50%,期末考试成绩占50% o考核形式评价环节评估课程目标对应毕业要求过程考核：章节课后作业成 绩，占总分的50%。作业1课程目标11.3作业2课程目标11.3作业3课程目标1、21.3作业4课程目标1、2、31.3、

17、2.2作业5课程目标1、2、31.3、2.2作业6课程目标1、2、31.3、2.2期末考试：占总分的50%, 卷面成绮总分值100,乘以系数50% o模块一课程目标11.3、2.2模块二课程目标21.3、2.2模块三课程目标31.3、2.2其中，章节课后作业评分标准如下（按百分制评分）:评分指标90分60 90V60分概念与方法掌握程度 （权重0.3）80%以上概念与方法 清晰60%以上概念与方法 清晰40%以上概念与方法 清晰计算正确性 （权重：0.5）正确基本正确，存在少量 错误存在较多错误分析或结论有效性 （权重：0.2）分析合理、结论有效分析较合理、结论基 本有效存在严重错误七、选用教材、讲义和主要参考书1、选用教材岩石力学与工程（第二版），蔡美峰主编，何满朝、刘东燕副主编，科学出版 社，2016年7月。2、主要参考书（1）地下采犷岩石力学（第三版），余诗刚等译，科学出版社，2011年7 月。（2）矿山岩石力学，李俊平、连民杰主编，周创兵主审，冶金工业出版社， 2011 年。八、大纲说明本大纲是根据采矿工程专业2019版培养方窠制定的，适合于40学时课堂教 学需要。