岩石力学与工程发展展望
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简论岩石力学及其工程应用的发展战略近三十年来,特别是近十余年,无论国内和国外,岩石力学及其工程应用获得了突飞猛进的发展,学术交流空前活跃,许多相邻学科的工作者被吸引到岩石力学领域中来.一方面,岩石力学的许多分支领域得到不同程度的探索和发展;另一方面,岩石力学与其相邻学科的相互结合也在向纵深发展.这当然是很可喜的.当前岩石力学的主要成就似可归纳如下:——开展了大量的试验研究工作,取得了一大批有价值的经验数据,并丰富了岩石力学模型的研究:——开展了岩石力学的大量的数值分析计算工作,积累了大批计算软件,可以考虑岩石的弹性、塑性、粘性和断裂等各种特性的多种情况;——发展了现场观测和监测技术,为工程的安全和岩石力学理论的检验,提供了相当坚实的物理基础;——发展了岩石力学模型试验和模拟技术(包括计算机模拟试验),为探索天然岩石的整体特性作出了有意义的努力;——拓展了岩石力学的研究领域和应用范围,例如水利工程风险分析中的水库诱发地震预测问题,核电站的环境分析中的核废料的储存和处理问题,都被包括在岩石力学研究范围之内.岩石力学的研究现状表明,它的确还有许多不足之处,如不认真研究改进,最终将会阻碍岩石力学的进一步发展。
首先,目前岩石力学研究工作,绝大多数只限于天然岩石的单项研究,这种研究虽然是非常需要的,但必须与天然岩石的整体特性的研究结合起来.这是因为局限于天然岩石的单项研究.并不能很好地反映岩石在天然状态下的整体性质,因为后者并不是前者的简单的叠加.很遗恨,这方面并没有获得完满的解决,一个突出的例子,就是计算参数的取得,目前多只凭经验,还没有一套公认的准则可供遵从.共次.岩石不能只认为是单相(固相)的,从这一点出发而建立的岩石力学模型当然是不完善的(尽管当前的研究成果多是如此).因为这与事实不符.天然岩石是一种三相(固相、液相和气相)介质,虽然有时可以当作单相介质来考虑而没有太夹的误差,但在许多情况下是不可以这样做的.例如水工建设和水下探矿中,大多数场合是不能忽视水的作用的;在油气田开发中,还必须进一步考虑气相的作用.第三,目前研究岩石静力学方面的多,研究岩石动力学方面的太少.不仅因为工程上常常遇到动力学问题,例如爆破,振动、地震等,而且有许多课题,表面上看似乎是可以当作静力学问题来研究,实际上却是与动力学密切相关的问题.例如岩质边坡的失稳,就是一个由静态转化为动态的问题。
岩体力学的发展展望及发展方向张永伟学号:201020407岩石力学是研究岩石和由它组成的地质体在外力作用下力学行为的一门应用固体力学学科。
岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门新兴学科,是一门的年轻的学科,特别是在中国前景广阔,“岩石力学的未来在中国”。
岩体力学作为岩土工程三大基础学科(岩体力学、土力学、基础工程学)之一,在工程设计和施工中,岩体力学问题往往具有决定性的作用,例如:英吉利海底隧道,日本青函海底隧道,美国赫尔姆斯水电站地下厂房,加拿大亚当贝克水电站地下压力管道,巴西伊太普水电站,尼亚加拉水电站,以及我国葛洲坝水利工程等的新建,都提出了许多岩体力学方面的棘手问题,而这些问题对工程的进行具有决定意义。
因此,岩体力学的发展直接关系到工程开发的深度和广度。
一、岩体力学的发展岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门学科,一般认为它形成于20世纪50年代末,其主要标志是1957年法国的J.Talobre 所著的《岩石力学》的出版,以及1962年国际岩石力学学会的成立。
岩体力学的发展经历了如下几个阶段:(一)连续介质岩石力学阶段。
二次世界大战之前至20世纪60年代为岩体力学的产生与早期发展阶段。
在此阶段,人们仅简单地将岩体看作一种连续介质材料,利用固体力学理论进行岩体的力学特性分析,将岩体力学等同于材料力学,处理实际问题主要靠经验,往往效果较差。
(二)裂隙岩体力学阶段。
大约在20世纪60-70年代,国际上正式将裂隙岩体的力学性质研究作为岩体力学的一个中心课题,并且提出了(碎裂)岩体力学概念,将岩体力学研究推向了一个崭新的阶段,即裂隙岩体力学阶段。
(三)岩体结构力学阶段。
20世纪60年代末,人们提出了“岩体结构”的概念,及至70年代中期“岩体结构”便在岩体力学研究中起指导作用,并且由此诞生了“岩体结构的力学效应”这一具有划时代意义的科研命题。
(四)地质工程岩体力学阶段。
随着各种大型或特大型岩体工程的兴建,例如超过300 m的高坝及跨海大桥或其他高架工程等,它们的规模、形状、分布及组合等变化很大,往往引出不少岩体力学问题,而要解决这些问题又涉及到很多地质问题,有时可能关系到面积超过十平方公里、深达几公里的地质体。
关于岩土力学与工程的发展问题杨光华(广东省水利水电科学研究所广州510610摘要:本文主要针对目前岩土力学与工程存在需要解决的一些问题,岩土力学与工程的特点及其进一步的发展问题提出一些个人看法,供同行参考。
关键词:岩土力学工程发展中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(200006-0015-031 岩土力学理论发展的特点岩土力学应建立于岩土材料的力学特性基础上,经典固体力学理论建立于金属材料的力学特性基础上,以土体材料为例,其与金属材料显然存在很大的区别,如土体抗拉强度很低,拉压强度不同,这就涉及到传统弹性理论解在土介质中的适用性问题。
就材料的强度而言,其与金属介质明显不同的是与围压密切相关,由此发展了著名的库仑强度理论;在变形方面,土体的本构特性要比传统的金属材料复杂,经典金属的本构理论在用于表述土体材料时,明显存在局限性,如剪胀、塑性与静水压力相关等的特点是金属介质所没有的,因而需要发展适合于岩土材料的本构理论;在材料组成方面,土是三相体,受力后的变形存在三相共同作用的问题,因而其基本方程更复杂,由此而发展的太沙基有效应力原理是土力学发展的里程碑,比奥固结理论是表述饱和土中水、土共同作用较为完善的基本方程。
在岩石力学中,岩体中存在节理的变形可以说是岩体力学的一个主要特征,因而产生了节理单元。
由此可见,岩土力学的发展是建立于岩土材料的特点基础上的,传统固体力学的理论可以借用,但不等于照搬,只有利用现代数学力学知识,结合岩土材料的力学特点,创造性地解决岩土工程中的力学问题,岩土力学理论才会取得新的发展。
2 土体的稳定性问题土体的稳定性主要有三种类型,即地基的强度、边坡稳定、挡土结构的土压力。
目前的研究三者是不统一的,地基的强度通常按弹性理论求应力,按塑性滑移场理论求其极限强度,而边坡稳定通常是采用滑弧稳定分析方法,即搜索沿某一滑动面滑动时抗滑力与下滑力之比为最小的解;而土压力中朗肯土压力是依据某一点的应力达到极限平衡的条件而确定,库仑土压力则是依据平面滑动体的力的平衡而确定。
近年来,科学家正在探索使⽤“氦-3”同位素热核反应堆发电,这种反应堆不会产⽣放射性污染。
但在地球上,“氦-3”储量不⼤,估计只有20吨,,⽽在⽉球表⾯储量可达百万吨以上。
开发⽉球资源将成为解决地球能源危机的⼀个新途径。
7)潮汐能作为⼀种清洁、可再⽣的“蓝⾊能源”,潮汐能的开发利⽤⽇益受到⼈们的重视。
据科学家估计,地球上潮汐能的发电量⾼达90万亿kW。
⽬前,美国、⽇本、印度等已建成⼏⼗座潮汐电站。
到20世纪末,全球潮汐发电总容量约为620万kW。
我国海岸线长达18000余km,潮汐能源达1.9亿kW,可开发装机总容量为2179万kW,年发电量可达624万kW·h,可供开发200kW以上的潮汐港湾424处。
为解决沿海地区能源短缺,保护⽣态环境,我国已将潮汐能开发列为重点项⽬。
的潮汐试验电站是浙江江厦潮汐电站,共有5台机组,总容量为3200kW,年发电量1100万kW·h。
尽管潮汐能的发电成本较⾼,仍有巨⼤的开发前景。
随着21世纪海洋⾼科技的飞速发展,潮汐发电将占更加重要的地位。
我国在“数字地球”⽅⾯,有⼀定的基础。
1999年11⽉在北京成功地举办了“数字地球国际会议”(ISDE),影响深远。
数字城市的进程也在加速。
近来,我国还开通了《中国信息》(China Info)络,实现了科技期刊编辑、出版、发⾏⼯作的电⼦化,推动了科技信息交流的络化进程,许多期刊已经⼊。
但在岩⽯⼒学领域,尚处于发展中阶段。
今后,除应加强通⽤技术,如电⼦通信(E-mail)、热线电⼦通信(Hot-mail)、主页(Homepage)、内部络(lntranet)、外部络(Extranet)外,还要根据岩⽯⼒学的特点,建⽴⼀套适合国情的数字化信息络,如远程规划、远程咨询、远程教育、远程设计、远程施⼯、远程监理,促进信息交流、资源共享与优化配置,并将它有机地汇⼊“数字地球”系统之中。
8)热⼲岩发电技术在地壳浅部的某些构造部位,埋藏有热⼲岩(HDR,Hot Dry Rock)。
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岩石力学与工程的挑战与机遇:探索未知的边界在人类与自然界的斗争中,岩石力学与工程问题始终是一个古老而又崭新的课题。
随着工程实践的不断深入,我们面临的岩石工程问题越来越复杂,挑战也日益严峻。
本文旨在探讨岩石力学与工程领域的最新研究进展,并对其未来的发展方向进行展望。
1. 岩石力学的古老与新生岩石力学,作为一门古老的学科,其历史源远流长。
然而,随着人类工程活动的不断拓展,新的工程问题和挑战不断涌现,使得这一领域又焕发出新的活力。
在解决这些复杂问题的过程中,人们发现传统的力学理论往往难以给出满意的解释和解决方案。
因此,国内外的专家们积极地将最新的研究成果贡献给这一领域,以期形成对复杂岩石工程问题的统一认识和先进解决方案。
2. 岩石力学与工程的创新研究在《Energies》期刊上发表的一系列论文中,我们可以看到岩石力学与工程领域的最新研究成果。
这些研究不仅涵盖了岩石的变形特性、力学性质,还包括了地震波在斜坡地形中的传播特性、岩石-断层接触系统的非线性动态模拟方法等。
这些研究不仅为岩石力学的理论发展提供了新的视角,也为实际工程问题的解决提供了新的思路。
3. 岩石力学与工程的实践意义尽管岩石力学与工程是一个广泛的领域,但这些研究成果的集合无疑将激发学术界对当前研究的进一步发展。
我们相信,这些论文将对岩石力学与工程领域的未来发展具有实际意义。
同时,我们也感谢所有为这一领域做出贡献的作者。
4. 岩石力学与工程的未来展望随着科技的不断进步,岩石力学与工程领域的研究方法和手段也在不断更新。
未来,我们期待能够通过更先进的技术手段,如人工智能、大数据分析等,来解决岩石力学中的复杂问题。
同时,我们也期待能够有更多的跨学科合作,将岩石力学与地质学、材料科学等领域相结合,以期在更广泛的领域内取得突破。
结语岩石力学与工程领域的发展是一个不断探索和创新的过程。
随着人类对自然界的了解越来越深入,我们面临的挑战也将越来越复杂。
然而,正是这些挑战激发了我们的创造力和探索精神,推动了岩石力学与工程领域的不断进步。
2024年浅谈岩土力学的发展岩土力学作为一门研究岩土体在工程中的力学行为的科学,在土木工程、地质工程、水利工程等领域具有广泛的应用。
随着科学技术的不断进步和工程实践的深入发展,岩土力学也在不断发展和完善。
本文将从多学科交叉融合、新技术和新方法的应用、可持续发展理念的应用以及工程安全风险评估等方面,对岩土力学的发展进行浅谈。
一、多学科交叉融合岩土力学的发展离不开多学科交叉融合的趋势。
传统的岩土力学主要关注岩土体的力学性质和行为,但随着研究的深入,人们发现岩土体的力学行为受到多种因素的影响,如地质环境、气候条件、水文地质条件等。
因此,岩土力学需要与地质学、环境科学、水文学、材料科学等多个学科进行交叉融合,以更全面地认识岩土体的力学行为。
这种多学科交叉融合的趋势为岩土力学的发展提供了新的思路和方法。
例如,在岩土工程的设计和施工中,需要考虑地质环境对岩土体力学行为的影响,这就需要借助地质学的知识和方法进行地质勘察和评估。
同时,随着环境问题的日益突出,岩土力学也需要关注岩土工程对环境的影响,如地下水的污染、地表的变形等,这就需要与环境科学和水文学进行交叉融合。
二、新技术和新方法的应用随着科学技术的不断进步,岩土力学也在不断引进和应用新技术和新方法。
这些新技术和新方法不仅提高了岩土力学研究的精度和效率,也为岩土工程的设计和施工提供了新的手段。
例如,数值模拟技术已成为岩土力学研究的重要手段。
通过建立岩土体的数学模型,可以对岩土体的力学行为进行预测和分析,为工程设计和施工提供决策依据。
此外,随着计算机技术的不断发展,岩土力学也开始应用人工智能、大数据等新技术,如通过机器学习算法对岩土体力学参数进行智能识别和优化,通过大数据分析对岩土工程的风险进行评估和预测等。
三、可持续发展理念的应用随着全球环境保护意识的提升,可持续发展理念已成为各个领域的共识。
岩土力学作为与土木工程、地质工程等领域密切相关的学科,也需要将可持续发展理念贯穿到研究和实践中。
岩石力学的测试方法及发展趋势学生:彭敏班级:水工1班学号:2014141482159 授课教师:肖明砾成绩摘要岩石力学是一个复杂、庞大的系统,其发展历史悠久,在水利水电工程中有多种岩石力学分析方法和测量方法,为解决实际工程中的岩石力学问题创造了一定条件。
分析研究了岩石力学的各种测量方法,述了我国岩石力学发展的新动向。
关键词岩石力学测试发展1.概述岩石力学是研究岩石的物理、化学、力学性质和岩体在环境作用下及荷载作用下应力、变形和稳定性的学科。
长期以来,人们尝试用测量方法研究描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质,提出了多种分析方法。
岩体力学性质是指岩体在受力状态下抵抗变形和破坏的能力,包括变形性质和强度性质。
较岩块的力学性质更为复杂。
岩体的力学性质除受岩块力学性质的影响外,还受岩体结构和环境因素的影响和控制。
2.研究方法2.1工程地质研究方法着重研究与岩石和岩体力学性质有关的岩石、岩体的地质特征。
2.2科学试验方法此方法是岩石力学的发展基础,主要包括室内岩石力学参数测定、模型试验、现场的原位测试及检测技术、地应力的测定、地层扫描技术等。
2.3数学力学分析方法力学模型辅助适当的数学分析方法来预测岩石工程变形和稳定性。
3.测量方法3.1强度数据测量3.1.1 抗压强度:单轴压缩试验、点荷载试验、三轴试验等。
抗压强度R=P/A (1)R—岩石单轴抗压强度P—岩石试件破坏时的荷载A=试件横截面积3.1.2 抗拉强度直接拉伸方法间接拉伸方法:劈裂法、点荷载发、正方形板对轴压裂试验等。
3.1.3 抗剪强度室内试验:直接剪切实验、楔形剪切试验、抗切强度试验、三轴压缩试验现场试验:现场直接剪切试验、现场岩体三轴强度试验3.2变形测量3.2.1实验室变形试验:单轴压缩试验、三轴压缩试验3.2.2现场变形试验:现场变形试验也称原位变形试验,比起实验室变形试验,更能反映天然岩体的性质,但是现场试验所需时间长、费用高、工作量大,因此只有重要工程才采取这种方法,分为静力法和动力法,静力法主要有承压板法、狭缝法、环形加荷法。
岩石学的未来发展岩石学是地质学的一个重要分支,研究的是地球上各种不同类型的岩石的形成、组成和变化。
随着科学技术的不断发展和人类对地球深入认识的不断扩大,岩石学也逐渐展现出了新的发展方向和潜力。
本文将探讨岩石学未来的发展趋势和可能面临的挑战。
一、技术革新——提升观测与分析能力随着现代科技的进步,各种高新技术将为岩石学提供更多的工具和方法。
例如,地震学中的地震勘探技术可以帮助地质学家更好地了解岩石的分布和构成。
地质雷达技术可以在地下发现并分析岩石的结构和成分,提供更详尽、精准的数据。
此外,岩石学还可以借助先进的成像技术,如扫描电子显微镜和红外光谱分析等,来对岩石的微观结构和元素组成进行深入研究。
这些技术的应用将大大增强我们对岩石的认识,为岩石学研究提供更可靠、准确的依据。
二、地球内部研究——揭示地球演化过程岩石学是研究地球内部构造和演化过程的重要方法之一。
未来的岩石学发展将更加重视对地下岩石和岩浆的研究。
火星探测任务的开展,为揭示地球外岩石演化提供了一种新的方法。
通过对火星岩石的采样和分析,可以与地球岩石进行对比,帮助我们更好地理解地球的演化历史。
此外,深地钻探技术将会进一步发展,突破地壳,深入到地幔和地核,以获取更多来自地球内部的岩石样本。
这些样本将提供更多的信息,揭示地球演化过程中的奥秘。
三、环境地球化学研究——关注地球资源和环境监测随着全球对可替代能源和矿产资源的需求不断增加,地球资源的合理利用和环境保护成为当今社会亟待解决的问题。
岩石学在资源勘探和环境监测中起着重要作用。
未来的岩石学将更加关注环境地球化学的研究,包括对岩石中稀有元素的分析、对矿床形成与演化机制的探索等。
此外,岩石学的理论和方法也可以应用于环境污染的研究,通过分析污染物对岩石的影响和与岩石的相互作用,为环境保护提供更有力的依据。
四、数据集成与模型构建——强化数据处理和解释能力岩石学是一门涉及大量数据和复杂模型的学科。
在未来,岩石学的发展将更加注重数据的管理、处理和解释。
21世纪岩土工程发展展望岩土工程作为土木工程的一个重要分支领域,具有广泛的应用领域和重要的社会意义。
随着现代土木工程建设的不断发展和城市化进程的不断加快,岩土工程领域也将面临更多的挑战和机遇。
展望21世纪岩土工程的发展,可以从以下几个方面进行探讨:1.技术创新与发展随着科技的不断进步和不断更新,岩土工程领域也在不断涌现出新的技术和方法。
未来岩土工程领域将会更加注重技术创新和发展,不断引入新的技术手段,如人工智能、大数据、物联网等,以提高施工效率、降低成本、提高工程质量。
同时,岩土工程领域还将更加关注环境保护和可持续发展,积极推动生态岩土工程的发展。
2.岩土工程领域的跨学科融合未来岩土工程领域将更加注重与其他学科领域的交叉融合,如地质学、地震工程、水利工程等,共同解决复杂工程问题。
这样不仅能够提高工程设计的综合性和可靠性,还能够促进不同学科之间的交流与合作,推动岩土工程领域的整体发展。
3.岩土工程领域的国际合作与交流未来岩土工程领域将更加注重国际合作与交流,积极参与国际标准的编制和国际大型工程项目的合作。
这样不仅能够吸收国外先进技术和经验,还能够提高我国岩土工程领域的国际影响力和竞争力。
4.岩土工程领域的人才培养未来岩土工程领域将更加注重人才培养,加强基础理论与实践技能的结合,培养具有创新能力和实践能力的高级专业人才。
同时,岩土工程领域还将更加重视工程师的职业道德和社会责任,推动岩土工程领域的良性发展。
总的来说,未来岩土工程领域将会面临更多的挑战和机遇,需要我们积极拥抱变化,不断创新和发展,为推动岩土工程领域的发展做出更大的贡献。
希望在不久的将来,岩土工程领域能够取得更大的突破和进步,为人类社会的可持续发展做出更加重大的贡献。
第三节中国岩⽯⼒学与岩⽯⼯程发展前景展望⼈类进⼊21世纪以来,信息⾰命的浪潮席卷全球,经济⼀体化的进程加速,数字地球(Digital Earth)系统正以空前的规模和速度推动着⼈类向知识经济社会迈进。
作为地球科学的⼀个重要组成部分,我国岩⽯⼒学与岩⽯⼯程也⾯临⼀系列新的机遇和挑战。
⼀、宏观形势分析1. 我国在岩⽯⼒学发展⽅⾯的有利条件1)我国是世界上的发展中国家。
改⾰开放以来,国民经济⼤约以每年7—8%的速度递增。
进⼊21世纪以来,在全球经济不太景⽓的情况下,只有中国“⼀花独放”,正在进⾏⼤规模的基础经济建设。
这⼀前提为我国岩⽯⼒学的发展,创造了前所未有的良好条件。
2)我国有960万km2的陆地,473km2的海域,6500多个岛屿,海岸线总长超过1.8万km,幅员辽阔,构造复杂。
⼭地⾯积约占陆地⾯积的2/3,在岩⽯⼒学领域有巨⼤的发展潜⼒。
3)我国岩⼟⼯程市场规模之⼤,举世罕见。
除已建成的长江葛洲坝、黄河⼩浪底⽔利枢纽、雅砻江⼆滩⽔电站,⼤瑶⼭、秦岭铁路隧道以外,在建和拟建的还有三峡、⼩湾、龙滩、溪洛渡等⽔电⼯程,神华铁路⼯程,秦岭公路隧道⼯程,琼州海峡、台湾海峡海底隧道⼯程等。
与西部⼤开发有关的青藏铁路、南⽔北调、西电东送、西⽓东输等诸多⼯程项⽬更为世⼈所瞩⽬。
4)我国具有⼴⼤⼈才市场。
我国的科技⼈员在岩⽯⼒学与岩⽯⼯程理论研究和⼯程实践⽅⾯的成就在国际岩⽯⼒学界受到普遍的重视5)中国⼤陆处在太平洋板块、欧亚板块和印度洋板块丁字型交接部位。
中国地块本⾝⼜是在不同地质时期由若⼲⼩板块拼合⽽成,板块之间的交接地带都是构造活动⽐较活跃的地区。
上述各种条件都决定了我国的地质构造极其复杂。
多年来的⼯程实践说明,在岩⽯⼒学领域,⼀些发达国家⾏之有效的⽅法,在中国时常⽆能为⼒,如在隧道掘进机(TBM)快速开挖、煤层⼩构造探测、煤层⽓开发利⽤等⽅⾯都遇到这⼀类问题。
这就要求我们必须根据⾃⼰的特点发展适合我国国情的岩⽯⼒学与岩⽯⼯程。
将结合“中国岩⽯⼒学与岩⽯⼯程发展前景展望”(第3节)来叙述。
参考⽂献1. Directory, International Society for Rock Mechanics,(1996,2000),Compiled by the ISRM Secretariat A. A.Balkema/Rotterdam, The Netherlands.2. 傅冰骏 光辉的历程——纪念国际岩⽯⼒学学会成⽴35周年,岩⽯⼒学与⼯程动态,1997年第4期,中国岩⽯⼒学与⼯程学会,北京3. 周维垣主编⾼等岩⽯⼒学北京⽔利电⼒出版社 19904. 傅冰骏国际岩⽯⼒学与⼯程新进展——参加第8届国际岩⽯⼒学⼤会报导西部探矿⼯程第9卷第2期,1997年5. 蔡美峰、何满潮、刘东燕主编岩⽯⼒学与⼯程普通⾼等教育“⼗五”规范教材科学出版社 20026. Lin Yunmei et al(2002),(Editors), New Development in Rock Mechanics and Rock Engineering, The Proceedings of the 2nd International Conference, Rinton Press, Inc. Princeton, USA.7. 傅冰骏参加1996年国际岩⽯⼒学学会年会⼯作报告岩⽯⼒学与⼯程动态,1996年第4期,中国岩⽯⼒学与⼯程学会,北京8. News Journal, International Society for Rock Mechanics,(2001,2002,2003)Vol.6 No.3, Vol.7 No.1, Vol.7 Nos.1,2,39. 傅冰骏国际岩⽯⼒学学会罗哈奖(Rocha Medal)综合报导,岩⽯⼒学与⼯程动态,1998年第3期10.. 傅冰骏国际岩⽯⼒学学会缪勒奖(L.Muller Award)情况报导,岩⽯⼒学与⼯程动态,1995年第1期11. 傅冰骏参加第10届国际岩⽯⼒学⼤会简报,岩⽯⼒学与⼯程动态,2003年第3期第⼆节 中国岩⽯⼒学与岩⽯⼯程的主要成就⼀、简单的发展历程[1]~[14]在解放前的归中国,连年战乱,民不聊⽣,岩⽯⼒学研究基本上是空⽩。
岩石力学的发展1岩土工程失稳的分叉和混沌研究岩土工程失稳的研究是岩石力学研究的难点之一,虽然我国在研究岩土工程的稳定性方面已有许多成功的实例,积累了丰富的实践经验和理论上的认识,然而,随着岩土工程的迅速发展和研究工作的不断深入,人们仍然发现了许多传统理论难以解释的现象和难以解决的困难,这些问题从理论到实践均尚未彻底解决。
例如,岩土工程失稳与破坏的多样性,非唯一性和随机性;理论模型的计算结果与工程实际相差很大;某些成功的实例与经验难以推广等等。
事实上, 岩土工程失稳是一个相当复杂的过程,通常伴随着变形的非均匀性、非线性和大位移等特点,是一个高度非线性科学问题,迫使人们必须解决岩石材料稳定性与唯一性问题。
因此,岩土工程失稳的研究要取得突破性进展,迫切需要引进非线性科学研究的原理与方法。
近年来,有关岩石破坏、失稳的分叉与混沌研究,分叉和混沌理论在固体材料与结构失稳分析的应用不仅为在岩土力学中的应用奠定了基础,也为岩土工程失稳分析提供了全新的理论与方法。
根据分叉和混沌理论,岩土工程失稳是一种分叉混沌现象,当载荷达到某临界点时,岩土工程系统的力学平衡控制微分方程的解不唯一;超过该临界点后,可能出现多种分叉和混沌解。
其结果与边界条件、初始缺陷、几何条件以及应力状态密切相关。
如果出现不稳定的解,则岩土工程就会出现局部剪切带和裂隙带破坏与失稳或发生大变形屈服失稳。
此时临界点就是极限载荷点。
应用分叉和混沌理论不仅能正确解释岩土工程失稳与破坏形式的多样性和非唯一性,而且还可以解释对初始条件及其敏感的随机性,即所谓的混沌现象,为岩土工程失稳预测提供科学依据。
2岩石计算力学的研究随着计算机技术的飞速发展,岩石计算力学也得到迅速的发展,出现了有限元、边界元、离散元、刚体元、无限元、有限差分、微分流形法等数值模拟技术,促进了岩石力学学科的发展,在岩土工程非线性分析中显现出强大优势,能处理许多传统理论无能为力的工程问题,已成为方便、经济的分析工具和手段。
岩石力学的未来在中国热烈庆祝潘家铮两院院士80华诞及钱七虎院士70华诞岩石力学的未来在中国--现状和展望摘要:本文为庆贺潘家铮两院院士80寿辰及钱七虎院士70寿辰而作,主要论述了中国岩石力学与工程以往取得的成就,并对今后的工作进行了展望。
在此基础上,提出了一些意见和建议。
关健词:岩石力学与岩石工程; 中国;成就; 展望The Future of Rock Mechanics Lies with China--An overview and outlookFU Bingjun1(1.Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering,Beijing 100029)ZHANG Jingjian2(2.North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power,Zhengzhou, 450011)LI Zhongkui3(3.Tsinghua University, Beijing China,100084)Synopsis: This paper is dedicated to Prof. PAN Jiazheng----Fellow, both of the Chinese Academy of Sciences and Chinese Academy of Engineering and also to Prof. QIAN Qihu, Fellow of the Chinese Academy of Engineering for congratulating their 80th and 70th birthday. It describes some achievements over the past years and the an outlook to the future in the field of rock mechanics and rock engineering in China. After that, comments and suggestions related to some topics common concerned are put forward .Key words: rock mechanics and rock engineering; China; achievement; outlook引言岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的一门新兴科学。
岩石力学测试技术的发展与应用岩石力学测试技术是指对岩石材料的物理力学性质进行量化测试和分析的技术方法。
随着科技的发展,岩石力学测试技术逐步成熟,并得到广泛应用。
本文将简要介绍岩石力学测试技术的发展与应用,探讨其作用和未来前景。
一、测试方法的发展在前人的研究中,岩石力学测试技术主要是通过野外抽样进行的,这样测试结果会受到许多因素的影响,误差较大。
而现在,随着科学技术的不断发展和进步,许多新的测试方法陆续出现,如磁共振成像(MRI)技术、计算机控制测试仪器等。
这些新的测试方法,不仅能够更加准确地测试出岩石的物理力学性质,而且还具有非常高的精度和准确度。
二、应用范围的扩大随着岩石力学测试技术的发展,其应用领域也进一步扩大。
目前,岩石力学测试技术被广泛应用于石油、煤炭、建筑、交通、地质等领域,如在石油勘探中,可以通过岩石力学测试技术对井壁稳定性和油层物性进行精确评估;在煤炭采矿过程中,可以利用岩石力学测试技术对煤层的挤压变形进行监测和控制。
三、作用岩石力学测试技术的主要作用在于,通过对岩石物理力学性质的测试和分析,可以更精准地掌握岩石的物理特性,为相关行业的实际应用奠定基础。
例如,在建筑工程中,通过对建筑材料的力学性质进行测试分析,可以有效预防建筑物出现一些重大的问题,并保障建筑物的安全性。
四、未来前景随着科技的不断发展,岩石力学测试技术的未来前景也将更加广阔。
新的测试方法和设备将不断涌现,测试的精度和准确度也将不断增强,测试范围将进一步扩大。
最终,岩石力学测试技术将有更广泛的应用领域,可以应用于更多行业。
五、总结岩石力学测试技术虽然目前已经得到广泛应用,但仍然有待进一步发展。
高新技术的发展将为其提供更多的创新思路,我们相信岩石力学测试技术的未来将更加美好。
岩石力学与岩石工程学科发展报告岩石力学和岩石工程是个看似“高大上”的话题,其实说白了,就是研究岩石在各种力作用下的反应,理解它们如何在大自然的摧残下坚守岗位,又如何在工程建设中“配合工作”。
想想看,咱们的桥梁、高楼大厦,甚至是高速铁路,几乎都离不开岩石工程的参与。
你可能觉得它离自己很远,但实际上它跟我们日常生活有着千丝万缕的联系。
想要搬个家?没有坚固的地基,你敢住吗?想开个矿?没有扎实的岩石力学支撑,怎么可能保障安全和生产?如果你还觉得这个领域很遥远,那就别急,咱们从最简单的开始聊起。
岩石力学,不就是研究岩石在各种力的作用下会发生什么吗?就像你一拳打在墙上,墙会不会裂,裂了之后怎么修,甚至是整个墙体会不会垮掉,都是岩石力学要研究的东西。
比方说,你要建一座大楼,地基必须牢固,要不然楼上全是纸糊的,风一吹就倒。
岩石力学的研究可以帮助我们分析地下岩层的承载力,决定建筑能不能在那块地上立得住。
讲到这里,咱得说说岩石工程的真正魅力了。
工程的每一步,都离不开岩石力学的支持。
比如说,你要开一个隧道,最重要的就是要知道那里的岩石层能不能支撑住隧道的形状,能不能防止坍塌。
就像你把一块石头放在水里,它会浮起来还是沉下去?岩石的密度、硬度、韧性……这些都能决定隧道挖掘时的风险。
如果岩石松软,工程可得小心点,别一不留神就让隧道崩塌了。
说到这里,大家可能会想,挖隧道好像挺简单的,可要是没有足够的岩石力学研究和数据支持,哪儿能保证大家的安全?岩石工程就像给大自然穿上了“防护衣”。
我们可以利用岩石的力学特性,避免灾害发生。
比如,大家都知道,地震、滑坡这些自然灾害让人头疼。
可是,通过对岩石的深入分析,工程师们能根据不同岩层的稳定性,提前设计出应急方案,减少损失。
这就像你不去摸电线,不去碰高压电一样,提前防范的结果就是安全。
然而,这个领域也并非一路顺风。
毕竟岩石,虽然看起来坚硬得像铁板一样,但它也有“脾气”。
不同的岩石,反应千差万别。