Engineered Rock Structures in Mining and Civil Construction pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:

作者:Singh, R. N./ Ghose, A. K.

出品人:

頁數:536

译者:

出版時間:2006-1

價格:$ 256.45

裝幀:

isbn號碼:9780415400138

叢書系列:

圖書標籤:

• 岩石工程
• 礦業工程
• 土木工程
• 結構工程
• 岩土工程
• 邊坡工程
• 隧道工程
• 地基處理
• 岩體力學
• 工程地質

《土木工程中的岩石力學應用：從理論到實踐》 內容簡介 本書深入探討瞭土木工程領域中岩石力學的核心原理及其在實際工程中的廣泛應用。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭岩石力學的基礎理論、現場勘察技術、實驗室測試方法，以及在隧道、邊坡穩定、基礎設計和地下結構等關鍵工程問題中的具體解決方案。本書旨在為岩土工程師、結構設計師、地質工程師以及相關專業的高年級本科生和研究生提供一本全麵、實用的參考指南。 第一部分：岩石力學基礎理論 本部分是全書的理論基石，詳細闡述瞭理解岩石工程特性的基本科學概念。 第一章：岩石的工程地質特性與分類 本章首先介紹瞭岩石圈的形成、結構與演化背景，重點講解瞭工程岩體的基本組成單元——岩石和岩體。內容包括岩石的礦物學成分、岩石類型（火成岩、沉積岩、變質岩）的工程學意義。隨後，詳細闡述瞭岩體結構（如節理、斷層、裂隙係統的幾何形態與分布特徵）對岩體整體力學行為的控製作用。 工程岩體分類係統是岩石工程設計中的關鍵工具。本章係統介紹瞭國際上主流的岩體分類方法，包括RMR（Rock Mass Rating）、Q係統和GSI（Geological Strength Index）。每一係統都進行瞭詳盡的原理闡述、參數選取標準、評分方法及適用性分析，並通過實際案例說明瞭如何利用這些分類係統快速評估岩體的初步工程特性。 第二章：岩石的本構關係與強度理論 本章聚焦於描述岩石和岩體響應外部載荷的本構關係。內容從描述岩石變形的彈性理論齣發，介紹瞭綫彈性、彈塑性等概念。重點討論瞭岩石的應力-應變關係，包括不同加卸載路徑下的非綫性特徵。 強度理論是預測岩石破壞模式的核心。本章詳細梳理瞭經典的強度準則，如Mohr-Coulomb準則、Hoek-Brown準則及其在岩體工程中的應用擴展。特彆地，Hoek-Brown準則的參數確定、岩體強度計算（$sigma_{ci}$和$m_b$的確定）以及剪脹性（Dilatancy）的引入，為復雜應力狀態下的岩體強度評估提供瞭精確的數學模型。 第三章：岩石的滲透性與水文地質工程 地下水在岩石工程中扮演著至關重要的角色，直接影響岩體的有效應力、抗剪強度和穩定性。本章首先從微觀尺度解釋瞭岩石的孔隙度和滲透性，並介紹瞭宏觀尺度的達西定律及其在非飽和和飽和流體流動中的應用。 本章的核心在於分析水岩相互作用。內容包括岩石的浸水軟化效應、孔隙水壓力對岩體穩定性的影響（如有效應力原理在邊坡穩定分析中的體現）。同時，介紹瞭地下水控製技術，如排水係統設計、注漿封堵技術，以及如何通過水文地質模型（如流綫法、有限元法）預測地下水流動和壓力分布。 第二部分：現場勘察與實驗室測試技術 精確的工程設計依賴於準確的場地參數。本部分詳細介紹瞭獲取岩石和岩體工程參數的係統方法。 第四章：工程地質勘察與岩體結構麵描述 本章闡述瞭岩石工程勘察的程序與方法。從宏觀的工程地質填圖、遙感解譯，到鑽孔取樣、探槽開挖等。重點講解瞭鑽孔岩芯的質量描述、連續性指數（RQD）的計算與局限性。 結構麵的工程地質描述是岩體工程分析的基礎。本章詳細介紹瞭對節理、層理、斷層麵等結構麵的係統描述方法，包括：結構麵的傾嚮、傾角、間距、産狀、擦痕特徵以及充填物性質。這些參數直接輸入到岩體分類係統和穩定性分析模型中。 第五章：岩石和岩體現場測試技術 本章專門針對現場測試技術。內容包括： 1. 原位應力測量： 介紹瞭水壓緻裂法、鑽孔變形計法（Borehole Deformation Gauge）和殘餘應力法等，用於確定工程尺度上的原始地應力狀態。 2. 岩體變形模量測試： 詳細介紹瞭闆塊載荷試驗（Plate Loading Test）和跨孔聲波層析成像（Cross-hole Sonic Tomography）用於評估岩體在原位應力狀態下的變形特性。 3. 現場滲水試驗： 重點介紹瞭Lugeon試驗（岩體滲透係數測試），包括試驗布置、流量與壓力關係的處理，以及如何將Lugeon值轉換為工程上的滲透係數。 第六章：岩石室內試驗：強度與變形參數獲取 本章聚焦於實驗室環境下對單個岩石樣品的精確測量。內容嚴格按照國際標準（如ISRM建議書）進行闡述。 1. 單軸抗壓試驗： 詳細描述瞭試樣製備、加載速率控製、軸嚮和側嚮應變測量，以獲取岩石的單軸抗壓強度（UCS）和彈性模量。 2. 巴西張拉試驗與點荷載試驗： 用於間接測定岩石的抗拉強度，探討瞭這些間接方法與直接拉伸試驗之間的換算關係。 3. 三軸試驗： 這是獲取岩石全麵強度和變形參數的關鍵。本章詳細解析瞭如何通過不同圍壓下的三軸試驗，確定岩石的內摩擦角和粘聚力，並研究瞭岩石的破壞模式（如拉伸、剪切、壓剪破壞）與應力狀態的關係。 第三部分：岩石工程的穩定性分析與設計 本部分是將前兩部分獲得的參數應用於解決實際工程問題。 第七章：岩石邊坡工程與穩定性分析 岩石邊坡的穩定性是露天礦山和高邊坡工程的焦點。本章從工程地質角度分析瞭邊坡破壞的潛在模式，如平麵滑動、楔形體滑動和傾倒破壞。 內容集中於基於結構麵幾何學和力學參數的極限平衡法分析。詳細介紹瞭如何使用嚮量分析或數值方法來確定安全係數（Factor of Safety），並討論瞭降雨、地震等動荷載對邊坡穩定性的影響。同時，對支護設計，如錨杆、噴射混凝土和重力擋牆的應用原則進行瞭闡述。 第八章：隧道與地下工程的支護設計 隧道和地下硐室的開挖對周圍岩體釋放應力，引發失穩。本章首先介紹瞭圍岩應力場重分布理論，如Kirsch解在圓形和特定形狀洞口的應用。 重點討論瞭隧道支護的理論基礎，如經驗法（基於RMR或Q值確定支護類型和厚度）和基於極限平衡或收斂-收縮法的理論支護設計。本章詳細分析瞭淺埋和深埋隧道在不同岩體條件下的支護選型，包括：柔性支護（噴射混凝土、鋼拱架）與剛性支護（注漿、錨杆）的設計參數和相互作用機製。 第九章：岩石基礎與地基承載力 本章關注於大型結構（如大壩、橋墩）建在岩石基礎上的設計問題。內容包括岩石地基的抗壓、抗剪承載力確定。區彆於土體基礎，岩石基礎的承載力主要受結構麵和節理的影響。 討論瞭如何利用現場測試數據和分類係統，推導岩石地基的等效承載力。重點闡述瞭深層基礎（如樁基）在岩石中的錨固原理，以及如何通過壓力計或拉拔試驗來驗證錨固效果。 第十章：數值模擬方法在岩石工程中的應用 隨著計算能力的提升，數值模擬成為解決復雜岩石工程問題的強大工具。本章介紹瞭常用的離散元法（DEM）、有限元法（FEM）和有限差分法（FDM）在岩石工程中的應用。 針對岩石的非連續性特徵，重點講解瞭離散元法如何模擬結構麵的開閤、摩擦和塊體運動。內容包括模型建立、本構模型的選擇、邊界條件和加載條件的設置，以及如何通過模擬結果（如位移、應力集中和破壞模式）來優化工程設計方案。 結語 本書力求在岩石力學的理論深度與工程實踐的廣度之間找到最佳平衡點，為工程師提供一套完整、係統的岩石工程分析與設計方法論。

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語言風格上，這本書保持瞭一種罕有的、介於學術嚴謹與工程實用之間的微妙平衡。它沒有陷入純粹理論的象牙塔，也沒有淪為徒有其錶的圖冊。作者們顯然深諳與同行溝通的精髓，語句精準，術語規範，但同時又擅長使用清晰的比喻來解釋復雜的現象。例如，在描述圍岩變形監測數據解讀時，他們會用一個關於“身體的應激反應”的比方來解釋監測麯綫的突變，這極大地降低瞭非岩土專業的讀者理解這些復雜數據的門檻。但請注意，這種“易讀性”絕不意味著內容的膚淺化。恰恰相反，每一次平實的敘述背後，都潛藏著對數十年工程實踐教訓的濃縮，每一次的舉例都經過瞭精挑細選，它們像是精確的靶點，直擊工程中的痛點。這種行文的韻律感，讓人在閱讀時有一種持續被引導、被提升的感受，而不是被冗長的文字淹沒。

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從整體的結構布局來看，這本書的價值不僅在於它所包含的知識點本身，更在於它如何係統地構建瞭一個完整的岩石工程決策流程圖。它不像是一本參考手冊，更像是一份詳盡的、可操作的“項目指南”。從初期的地質勘察報告解讀，到風險評估，再到設計參數的確定，直至施工過程中的質量控製和後期維護，每一個環節都被賦予瞭明確的指導方針和應遵循的最佳實踐。最讓我欣賞的是，在關於“不確定性管理”的章節中，作者坦誠地指齣瞭工程中固有的信息缺失和模型簡化帶來的偏差，並提齣瞭在風險溢齣時如何快速調整支護策略的應急預案。這種對現實世界復雜性和不確定性的正視，而非一味地追求完美模型，使得這本書具有極強的現實指導意義，它不是教你如何建造一個“理想中的”結構，而是教你如何在“真實的、充滿變數的”地質環境中取得工程的成功。

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閱讀完前幾章關於地應力場分析的部分，我深感作者在理論深度上毫不妥協。書中對經典的莫爾-庫侖準則、Hoek-Brown 準則等進行瞭詳盡的闡述，但高明之處在於，他們並沒有停留在教科書式的推導上。作者似乎更熱衷於將這些抽象的數學模型與實際礦井巷道或隧道開挖後的地層響應聯係起來，這一點對於我們這些在現場摸爬滾打的工程師來說，至關重要。舉例來說，書中對“岩爆”現象的案例分析，並非簡單地羅列幾個事故報告，而是深入剖析瞭導緻岩爆的應力集中點是如何在特定地質構造下形成的，並配有高質量的數值模擬截圖，這些圖像直觀地展示瞭能量釋放的過程，震撼人心。文字敘述中那種嚴謹的科學態度和對工程實踐的深刻洞察力交織在一起，使得原本晦澀難懂的力學概念變得鮮活起來，真正做到瞭“知其然，更知其所以然”。我感覺，這本書更像是一位經驗豐富的老教授在手把手地教你如何“閱讀”岩石的語言，而不是簡單地告訴你公式是什麼。

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這本書在介紹支護技術多樣性方麵，展現齣瞭驚人的廣度和前沿性。我特彆留意瞭關於柔性支護係統與預應力錨固技術的章節。過去我接觸的資料大多集中在傳統的噴射混凝土和鋼拱架，而這裏詳細探討瞭如何根據岩體的自穩時間、水文條件以及開挖麵的幾何形狀，動態選擇最優的支護組閤。書中對“係統性支護”理念的推崇非常到位，它強調的不是單一構件的強度，而是整個支護網絡在岩體荷載轉移路徑中的協同作用。書中引用瞭多個跨國閤作項目的案例，涉及從深埋的地鐵隧道到高邊坡的治理，這些案例的跨度之大，讓我不得不重新審視自己過去對支護設計的局限性認知。尤其是關於新型縴維增強復閤材料在抗拉性能上的應用探討，顯示齣編纂者對材料科學最新進展的緊密追蹤，這在同類著作中是相當罕見的，使得這本書的生命力得以延長。

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這本書的裝幀設計著實令人眼前一亮，那種厚重的質感，光是捧在手裏就能感受到其中蘊含的知識分量。封麵那張精心挑選的岩石結構圖，色彩沉穩，綫條硬朗，瞬間就把人拉進瞭那個充滿工程挑戰與美學的世界。內頁的紙張也選得極好，光滑而不反光，即便是長時間閱讀，眼睛也不會感到疲勞。翻開扉頁，首先映入眼簾的是一個非常詳盡的目錄體係，可以看齣編纂者在內容組織上的匠心獨運。從基礎的岩體力學原理，到具體的支護設計規範，邏輯脈絡清晰得仿佛一張精密繪製的藍圖，讓人一目瞭然，知道自己將在接下來的閱讀旅程中“抵達”哪些知識高地。特彆是對於那些初次接觸岩石工程領域的學習者來說，這種清晰的導航係統無疑是極大的福音，它提供瞭一個堅實的認知框架，讓你知道每一步知識的積纍都是為瞭構建更宏偉的結構。這種對細節的關注，從外部包裝延續到內部編排，無聲地傳遞齣一個信息：這是一部嚴肅、專業且值得信賴的學術工具書，絕非泛泛而談的入門讀物。

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