形成以后的发展过程与特点作一简要介绍。以使读者了解岩体力学的发展动态。
为了考察岩体力学的发展,先列举一些对岩体力学形成与发展有重要影响的事件如下:
1951年,在奥地利的萨茨堡(Salzburg)创建了第一个岩石力学学术组织,叫地质力学研究组(Study Group for Geomechanics),并形成了独具一格的奥地利学派,其基本观点是岩体的力学作用主要取决于岩体内的结构面及其对岩体的切割特征。同年,国际大坝会议设立了岩石力学分会。
1956年,美国召开了第一次岩石力学讨论会。1957年,第一本《岩石力学》(J·Talobre著)专著出版。
1959年,法国马尔帕塞坝因左坝肩岩体沿软弱结构面滑移而溃决,引起了许多岩体力学工作者的关注和研究。
1962年,在国际地质力学研究组的基础上成立了国际岩石力学学会(ISRM),由奥地利岩石力学家缪勒(L·Müller)担任主席。 1963年,意大利瓦依昂水库左岸岩体大滑坡,吸引了许多岩石力学工作者的关注。
1966年,第一届国际岩石力学大会在葡萄牙的里斯本召开,由葡萄牙岩石力学家罗哈(M·Rocha)担任主席。以后每4年召开一次大会,至今已召开了八次。这八次国际岩石力学学术会议内容广泛,当代岩石力学的主要热点问题都得到了交流和讨论,无疑代表了当代国际岩石力学的水平。第九届国际岩石力学大会将于1999年8月在法国巴黎召
开,会议总的主题为面向未来。届时将组织:①应用岩石力学,环境安全与控制;②力学现象与热学、流体力学及化学现象的耦合;③岩石动力学与构造物理学;④监测、原位测试四个专题的讨论。 这期间,我国的岩体(石)力学研究也得到了长足的发展。陆续建立了中国科学院武汉岩土力学研究所、地质研究所工程地质研究室,长江科学院岩基室等科研机构。并在许多高等院校的相关专业建立了岩石力学实验室,开设了岩体(石)力学课程。围绕一些重点工程建设开展了一系列岩体力学科研、生产工作,获得了一系列重大成果。其中,陈宗基教授把流变学引入岩体力学,提出了岩体流变、扩容与长期强度等概念,进一步发展了岩石流变扩容理论。谷德振教授等根据岩体由于受结构面切割而具有的多裂隙性,提出了岩体工程地质力学理论,将岩体划分为整体块状、块状、碎裂状、层状及散体状几种结构类型。另外,我国于1985年正式成立了全国岩石力学与工程学会,至今已召开了四次全国性学术大会,并派团参加了第四至第八届国际岩石力学大会,参与了国际学术交流。 这一时期岩体力学的研究工作有如下特点。 1.对岩体及其力学属性的认识不断深入
在岩体力学形成的初期,人们把岩体视为一种地质材料。其研究方法是取小块试件,在室内进行物理力学性质测试,并用以评价其对工程建筑的适宜性。这种研究实质上还是材料力学方法,可称为岩块力学或岩石力学。大量的工程实践表明:用岩块性质来表征作为建筑地基的大范围岩体特征是不合适的。
自20世纪60年代起,国内外岩体力学工作者都逐步认识到了被结构面切割的岩体性质与完整的小岩块性质有本质的区别。即如果相对而言可将岩块视为均质、连续和各向同性的弹性介质,而岩体则是非均质、非连续和各向异性的非弹性介质。只有在某些情况下,如裂隙不发育的完整块状岩体等,其力学属
性才能近似地看成与岩块相同。在这种认识的前提下,人们开展对岩体的研究,并重视原位试验在确定岩体力学参数中的作用。这一时期内,奥地利学派起了很大的推动作用,缪勒(1974)主编的《岩石力学》代表了这一时期的研究方向和水平。但这一时期人们还是多把岩体视为岩块的砌体来研究,而对结构面在岩体变形、破坏机理中的影响及其重要性还认识不足,在岩体力学分析计算中未作全面考虑。 到70年代中后期,岩体力学工作者越来越认识到岩体结构的实质及其在岩体力学作用中的重要性,开展了大量的研究(如奥地利、中国、美国等国家的学者)。如我国从70年代开始,以谷德振为首的科研群体就开展了对岩体结构与结构面力学效应等理论问题的研究,并应用于解决工程问题,提出了岩体工程地质力学的学说,出版了《岩体工程地质力学基础》(1979)等一系列专著。进而又提出了岩体结构控制论的观点(《岩体结构力学》,孙广忠,1988),认为岩体的变形和稳定性主要受控于岩体结构及结构面的力学性质,因此必须重视对岩体结构和结构面力学性质及其力学效应的研究。
从上述岩体力学的发展过程,我们不难看出,人们对岩体及其力学属性的认识是不断深化的。
2.研究领域愈益扩大,并强调在工程中的应用
在岩体力学形成初期,主要是针对矿山建设中的围岩压力问题进行工作。现在岩体力学已被广泛应用于采矿、能源开发、国防工程、水利水电工程、交通及海洋开发工程、环境保护及减灾防灾工程、古文物保护工程、地震、地球动力学等等许多领域。而且随着工程建设的增多和规模的不断加大,特别是一些复杂的重大工程(如三峡工程)的实施,将给岩体力学带来许多新的复杂课题,这对于岩体力学来说既是发展的机遇,也是一种挑战。 3.重视岩体中天然应力的研究
过去人们提到天然应力主要是指自重应力,现在人们已经认识到在很多情况下只考虑自重应力是不行的,必须考虑除自重应力以外如构造应力等的影响。从60年代开始,逐渐重视和加强了岩体中天然应力及其量测技术的研究,积累了丰富的实测资料,并获得了一些非常有意义的结论。同时天然应力的确定方法和量测手段也有了长足的进展。 4.岩体的测试技术和监测技术大力发展
在开始的室内常规岩块力学参数测试的基础上,逐渐发展了岩石三轴试验、高温高压试验、刚性试验、伺服技术、结构面力学试验、原位岩体力学试验及原位监测技术和模型模拟试验等。另外,岩石微观结构研究等也逐渐应用于岩体力学中。
5.注意岩体动力学、水力学性质及流变性质的研究
随着地下爆炸试验、地震研究、国防工程和水利水电工程的发展,岩体在振动、冲击等动载荷作用下的变形和强度特性、破坏规律、应力
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