Engineered Rock Structures in Mining and Civil Construction pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Singh, R. N./ Ghose, A. K.

出品人:

页数:536

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 256.45

装帧:

isbn号码:9780415400138

丛书系列:

图书标签:

• 岩石工程
• 矿业工程
• 土木工程
• 结构工程
• 岩土工程
• 边坡工程
• 隧道工程
• 地基处理
• 岩体力学
• 工程地质

《土木工程中的岩石力学应用：从理论到实践》 内容简介 本书深入探讨了土木工程领域中岩石力学的核心原理及其在实际工程中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了岩石力学的基础理论、现场勘察技术、实验室测试方法，以及在隧道、边坡稳定、基础设计和地下结构等关键工程问题中的具体解决方案。本书旨在为岩土工程师、结构设计师、地质工程师以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一本全面、实用的参考指南。 第一部分：岩石力学基础理论 本部分是全书的理论基石，详细阐述了理解岩石工程特性的基本科学概念。 第一章：岩石的工程地质特性与分类 本章首先介绍了岩石圈的形成、结构与演化背景，重点讲解了工程岩体的基本组成单元——岩石和岩体。内容包括岩石的矿物学成分、岩石类型（火成岩、沉积岩、变质岩）的工程学意义。随后，详细阐述了岩体结构（如节理、断层、裂隙系统的几何形态与分布特征）对岩体整体力学行为的控制作用。 工程岩体分类系统是岩石工程设计中的关键工具。本章系统介绍了国际上主流的岩体分类方法，包括RMR（Rock Mass Rating）、Q系统和GSI（Geological Strength Index）。每一系统都进行了详尽的原理阐述、参数选取标准、评分方法及适用性分析，并通过实际案例说明了如何利用这些分类系统快速评估岩体的初步工程特性。 第二章：岩石的本构关系与强度理论 本章聚焦于描述岩石和岩体响应外部载荷的本构关系。内容从描述岩石变形的弹性理论出发，介绍了线弹性、弹塑性等概念。重点讨论了岩石的应力-应变关系，包括不同加卸载路径下的非线性特征。 强度理论是预测岩石破坏模式的核心。本章详细梳理了经典的强度准则，如Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则及其在岩体工程中的应用扩展。特别地，Hoek-Brown准则的参数确定、岩体强度计算（$sigma_{ci}$和$m_b$的确定）以及剪胀性（Dilatancy）的引入，为复杂应力状态下的岩体强度评估提供了精确的数学模型。 第三章：岩石的渗透性与水文地质工程 地下水在岩石工程中扮演着至关重要的角色，直接影响岩体的有效应力、抗剪强度和稳定性。本章首先从微观尺度解释了岩石的孔隙度和渗透性，并介绍了宏观尺度的达西定律及其在非饱和和饱和流体流动中的应用。 本章的核心在于分析水岩相互作用。内容包括岩石的浸水软化效应、孔隙水压力对岩体稳定性的影响（如有效应力原理在边坡稳定分析中的体现）。同时，介绍了地下水控制技术，如排水系统设计、注浆封堵技术，以及如何通过水文地质模型（如流线法、有限元法）预测地下水流动和压力分布。 第二部分：现场勘察与实验室测试技术 精确的工程设计依赖于准确的场地参数。本部分详细介绍了获取岩石和岩体工程参数的系统方法。 第四章：工程地质勘察与岩体结构面描述 本章阐述了岩石工程勘察的程序与方法。从宏观的工程地质填图、遥感解译，到钻孔取样、探槽开挖等。重点讲解了钻孔岩芯的质量描述、连续性指数（RQD）的计算与局限性。 结构面的工程地质描述是岩体工程分析的基础。本章详细介绍了对节理、层理、断层面等结构面的系统描述方法，包括：结构面的倾向、倾角、间距、产状、擦痕特征以及充填物性质。这些参数直接输入到岩体分类系统和稳定性分析模型中。 第五章：岩石和岩体现场测试技术 本章专门针对现场测试技术。内容包括： 1. 原位应力测量： 介绍了水压致裂法、钻孔变形计法（Borehole Deformation Gauge）和残余应力法等，用于确定工程尺度上的原始地应力状态。 2. 岩体变形模量测试： 详细介绍了板块载荷试验（Plate Loading Test）和跨孔声波层析成像（Cross-hole Sonic Tomography）用于评估岩体在原位应力状态下的变形特性。 3. 现场渗水试验： 重点介绍了Lugeon试验（岩体渗透系数测试），包括试验布置、流量与压力关系的处理，以及如何将Lugeon值转换为工程上的渗透系数。 第六章：岩石室内试验：强度与变形参数获取 本章聚焦于实验室环境下对单个岩石样品的精确测量。内容严格按照国际标准（如ISRM建议书）进行阐述。 1. 单轴抗压试验： 详细描述了试样制备、加载速率控制、轴向和侧向应变测量，以获取岩石的单轴抗压强度（UCS）和弹性模量。 2. 巴西张拉试验与点荷载试验： 用于间接测定岩石的抗拉强度，探讨了这些间接方法与直接拉伸试验之间的换算关系。 3. 三轴试验： 这是获取岩石全面强度和变形参数的关键。本章详细解析了如何通过不同围压下的三轴试验，确定岩石的内摩擦角和粘聚力，并研究了岩石的破坏模式（如拉伸、剪切、压剪破坏）与应力状态的关系。 第三部分：岩石工程的稳定性分析与设计 本部分是将前两部分获得的参数应用于解决实际工程问题。 第七章：岩石边坡工程与稳定性分析 岩石边坡的稳定性是露天矿山和高边坡工程的焦点。本章从工程地质角度分析了边坡破坏的潜在模式，如平面滑动、楔形体滑动和倾倒破坏。 内容集中于基于结构面几何学和力学参数的极限平衡法分析。详细介绍了如何使用向量分析或数值方法来确定安全系数（Factor of Safety），并讨论了降雨、地震等动荷载对边坡稳定性的影响。同时，对支护设计，如锚杆、喷射混凝土和重力挡墙的应用原则进行了阐述。 第八章：隧道与地下工程的支护设计 隧道和地下硐室的开挖对周围岩体释放应力，引发失稳。本章首先介绍了围岩应力场重分布理论，如Kirsch解在圆形和特定形状洞口的应用。 重点讨论了隧道支护的理论基础，如经验法（基于RMR或Q值确定支护类型和厚度）和基于极限平衡或收敛-收缩法的理论支护设计。本章详细分析了浅埋和深埋隧道在不同岩体条件下的支护选型，包括：柔性支护（喷射混凝土、钢拱架）与刚性支护（注浆、锚杆）的设计参数和相互作用机制。 第九章：岩石基础与地基承载力 本章关注于大型结构（如大坝、桥墩）建在岩石基础上的设计问题。内容包括岩石地基的抗压、抗剪承载力确定。区别于土体基础，岩石基础的承载力主要受结构面和节理的影响。 讨论了如何利用现场测试数据和分类系统，推导岩石地基的等效承载力。重点阐述了深层基础（如桩基）在岩石中的锚固原理，以及如何通过压力计或拉拔试验来验证锚固效果。 第十章：数值模拟方法在岩石工程中的应用 随着计算能力的提升，数值模拟成为解决复杂岩石工程问题的强大工具。本章介绍了常用的离散元法（DEM）、有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在岩石工程中的应用。 针对岩石的非连续性特征，重点讲解了离散元法如何模拟结构面的开合、摩擦和块体运动。内容包括模型建立、本构模型的选择、边界条件和加载条件的设置，以及如何通过模拟结果（如位移、应力集中和破坏模式）来优化工程设计方案。 结语 本书力求在岩石力学的理论深度与工程实践的广度之间找到最佳平衡点，为工程师提供一套完整、系统的岩石工程分析与设计方法论。

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这本书在介绍支护技术多样性方面，展现出了惊人的广度和前沿性。我特别留意了关于柔性支护系统与预应力锚固技术的章节。过去我接触的资料大多集中在传统的喷射混凝土和钢拱架，而这里详细探讨了如何根据岩体的自稳时间、水文条件以及开挖面的几何形状，动态选择最优的支护组合。书中对“系统性支护”理念的推崇非常到位，它强调的不是单一构件的强度，而是整个支护网络在岩体荷载转移路径中的协同作用。书中引用了多个跨国合作项目的案例，涉及从深埋的地铁隧道到高边坡的治理，这些案例的跨度之大，让我不得不重新审视自己过去对支护设计的局限性认知。尤其是关于新型纤维增强复合材料在抗拉性能上的应用探讨，显示出编纂者对材料科学最新进展的紧密追踪，这在同类著作中是相当罕见的，使得这本书的生命力得以延长。

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从整体的结构布局来看，这本书的价值不仅在于它所包含的知识点本身，更在于它如何系统地构建了一个完整的岩石工程决策流程图。它不像是一本参考手册，更像是一份详尽的、可操作的“项目指南”。从初期的地质勘察报告解读，到风险评估，再到设计参数的确定，直至施工过程中的质量控制和后期维护，每一个环节都被赋予了明确的指导方针和应遵循的最佳实践。最让我欣赏的是，在关于“不确定性管理”的章节中，作者坦诚地指出了工程中固有的信息缺失和模型简化带来的偏差，并提出了在风险溢出时如何快速调整支护策略的应急预案。这种对现实世界复杂性和不确定性的正视，而非一味地追求完美模型，使得这本书具有极强的现实指导意义，它不是教你如何建造一个“理想中的”结构，而是教你如何在“真实的、充满变数的”地质环境中取得工程的成功。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，那种厚重的质感，光是捧在手里就能感受到其中蕴含的知识分量。封面那张精心挑选的岩石结构图，色彩沉稳，线条硬朗，瞬间就把人拉进了那个充满工程挑战与美学的世界。内页的纸张也选得极好，光滑而不反光，即便是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。翻开扉页，首先映入眼帘的是一个非常详尽的目录体系，可以看出编纂者在内容组织上的匠心独运。从基础的岩体力学原理，到具体的支护设计规范，逻辑脉络清晰得仿佛一张精密绘制的蓝图，让人一目了然，知道自己将在接下来的阅读旅程中“抵达”哪些知识高地。特别是对于那些初次接触岩石工程领域的学习者来说，这种清晰的导航系统无疑是极大的福音，它提供了一个坚实的认知框架，让你知道每一步知识的积累都是为了构建更宏伟的结构。这种对细节的关注，从外部包装延续到内部编排，无声地传递出一个信息：这是一部严肃、专业且值得信赖的学术工具书，绝非泛泛而谈的入门读物。

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阅读完前几章关于地应力场分析的部分，我深感作者在理论深度上毫不妥协。书中对经典的莫尔-库仑准则、Hoek-Brown 准则等进行了详尽的阐述，但高明之处在于，他们并没有停留在教科书式的推导上。作者似乎更热衷于将这些抽象的数学模型与实际矿井巷道或隧道开挖后的地层响应联系起来，这一点对于我们这些在现场摸爬滚打的工程师来说，至关重要。举例来说，书中对“岩爆”现象的案例分析，并非简单地罗列几个事故报告，而是深入剖析了导致岩爆的应力集中点是如何在特定地质构造下形成的，并配有高质量的数值模拟截图，这些图像直观地展示了能量释放的过程，震撼人心。文字叙述中那种严谨的科学态度和对工程实践的深刻洞察力交织在一起，使得原本晦涩难懂的力学概念变得鲜活起来，真正做到了“知其然，更知其所以然”。我感觉，这本书更像是一位经验丰富的老教授在手把手地教你如何“阅读”岩石的语言，而不是简单地告诉你公式是什么。

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语言风格上，这本书保持了一种罕有的、介于学术严谨与工程实用之间的微妙平衡。它没有陷入纯粹理论的象牙塔，也没有沦为徒有其表的图册。作者们显然深谙与同行沟通的精髓，语句精准，术语规范，但同时又擅长使用清晰的比喻来解释复杂的现象。例如，在描述围岩变形监测数据解读时，他们会用一个关于“身体的应激反应”的比方来解释监测曲线的突变，这极大地降低了非岩土专业的读者理解这些复杂数据的门槛。但请注意，这种“易读性”绝不意味着内容的肤浅化。恰恰相反，每一次平实的叙述背后，都潜藏着对数十年工程实践教训的浓缩，每一次的举例都经过了精挑细选，它们像是精确的靶点，直击工程中的痛点。这种行文的韵律感，让人在阅读时有一种持续被引导、被提升的感受，而不是被冗长的文字淹没。

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