关于计算岩石力学发展的几点思考
我国岩石动力学研究状况与发展
我国岩石动力学研究状况与发展一、引言。
朋友们！今天咱来聊聊我国岩石动力学在工程建设领域的那些事儿。
你想想看，国家搞那么多的大工程，像修高楼、建大桥、挖隧道啥的，都离不开对岩石的研究。
岩石动力学就是专门研究岩石在各种力的作用下会有啥反应的一门学问，这对工程建设的安全和质量那可是至关重要的！二、我国岩石动力学在工程建设领域的研究状况。
（一）研究成果挺丰富。
这些年，国家的科研人员在岩石动力学方面那可没少下功夫，取得了不少成果。
比如说，在研究岩石在地震作用下的响应方面，通过大量的实验和模拟，弄清楚了不同类型的岩石在地震波冲击下会怎么变形、会不会破裂等情况。
就像在一些地震多发区建设建筑的时候，根据这些研究成果，就能设计出更抗震的基础结构，让房子在地震来的时候更安全。
还有在地下工程方面，像挖隧道的时候，研究岩石在爆破力作用下的破碎规律。
这样就能更精准地控制爆破的力度和方向，既把岩石炸开方便施工，又不会对周围的岩石造成太大的破坏，避免出现塌方等危险情况。
比如说我国很多山区修建的高速公路隧道，就是靠着这些研究成果，顺利又安全地建成的。
（二）研究团队和平台不断壮大。
国家现在有好多高校和科研机构都在搞岩石动力学的研究。
像中国科学院、一些著名的矿业大学等，这些地方汇聚了一大批优秀的科研人员。
而且还建立了很多先进的实验室和研究平台，有了这些好条件，科研人员就能更方便地做各种实验，让研究更深入。
比如说有些实验室可以模拟出真实的地下环境，研究岩石在复杂条件下的力学特性，就像给科研人员打造了一个“地下实验室”，让他们能更好地探索岩石的秘密。
（三）也存在一些不足。
不过，咱也得承认，目前的研究还是存在一些问题的。
一方面，虽然做了很多实验和研究，但是有些研究成果在实际工程中的应用还不够广泛。
就好比有的新理论、新技术，在实验室里效果挺好，但是到了实际的工地现场，因为各种条件的限制，就很难推广开来。
另一方面，和国际上一些先进水平相比，在某些研究领域还存在差距。
岩土力学心得体会
岩土工程10水利2班 7号和超强1基本概念岩土工程Geotechnical Engineering地上、地下和水中的各类工程统称土木工程。
土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。
2发展现状随着多种所有制工程施工企业的发展及跨区域经营障碍被打破，岩土工程市场已处于完全竞争状态。
岩土工程项目承接主要通过公开招投标活动实现，行业内市场化程度较高，市场集中度偏低。
我国岩土工程行业具有企业数量多、规模小的特点。
据《2013-2017年中国岩土工程行业发展前景与投资战略规划分析报告》统计，我国仅从事强夯业务的企业就超过300家，岩土工程行业的集中度较低，导致优势企业无法形成规模优势。
这与发达国家该行业高度集中的特点形成了鲜明对比。
岩土工程行业在未来的发展中要解决行业分散、集中度过低的问题，提高整体竞争力进而提高盈利能力，需要在未来的发展中抓住时代机遇，适应时机，以更优的业务模式、调整行业业务结构类型，实现行业的飞速发展。
数据显示，未来岩土工程行业的几大发展机遇主要表现在以下四个方面：民生工程的机遇根据国家“十二五”规划，在“十二五”期间，我国经济将着重调整经济结构，大力发展新兴产业，提升经济发展的质量和效益，同时会加大民生领域的投资，将着力保障和改善民生作为五大着力点之一，民生工程建设已上升为国家发展战略高度。
民生工程投入最多的领域包括：1000万套保障性住房建设、教育和卫生等民生工程、技术改造和科技创新，以及农田水利建设投资四万亿等。
2011年中央财政在民生工程计划支出达到10510亿，比2010年增长18.1%。
各地政府在民生工程的投入力度也不断加大。
岩土工程企业应顺势而为，抓住民生工程这一重大机遇，加强在相关领域的投入和开拓，保持良好发展势头。
经济结构调整中得新机调整经济结构，同样是我国“十二五”规划中的核心内容，关系到我国经济能否实现可持续发展。
在“十二五”期间，我国将提高服务业的比重，推动产业升级，加快西部和内陆区域的发展，提高能效，减少污染，大力发展战略性新兴产业。
岩土力学与地下工程结构分析计算的若干发展
岩土力学与地下工程结构分析计算的若干发展岩土力学与地下工程结构分析计算是土木工程领域的一门重要学科，它研究地下工程中土体和岩石的力学性质，以及地下结构的设计与计算。
随着科技的发展和社会经济的进步，岩土力学与地下工程结构分析计算领域也在不断发展和完善。
随着计算机技术的快速发展，计算方法也得到了极大的提升。
传统的岩土力学与地下工程结构分析计算是基于解析解与经验公式，计算速度较慢。
而随着有限元方法、边界元方法、离散元方法等数值计算方法的引入，计算速度大大提高，计算结果也更加准确。
人工智能与机器学习等技术的应用也为岩土力学与地下工程结构分析计算带来了新的可能性，通过大数据的分析和模拟，可以更好地预测和评估工程结构的性能。
岩土力学与地下工程结构分析计算的范围也更加广泛。
传统的岩土力学与地下工程结构分析主要关注岩土体的静力学和力学性质，而现在，随着人们对地下工程的需求不断增加，岩土力学与地下工程结构分析计算涉及的内容也在不断扩展。
除了静力学外，还包括动力学、热力学、多场耦合等方面的分析和计算。
这些内容的研究使得地下工程结构在设计和运行中更加科学和可靠。
岩土力学与地下工程结构分析计算在实践中的应用越来越广泛。
地下工程的建设已经成为现代化城市发展的重要组成部分，岩土力学与地下工程结构分析计算可以提供工程设计和施工的科学依据。
岩土力学与地下工程结构分析计算可以帮助工程师预测和评估地下结构的稳定性、承载力、变形性能等，为工程设计和施工提供准确的数据和指导。
在地铁、隧道、水坝、桥梁等地下工程中的应用越来越多，为保障工程的安全和可持续发展起到了重要作用。
土壤与岩石力学新发展
土壤与岩石力学新发展土壤与岩石力学是地质力学的重要分支，研究土壤和岩石在外力作用下的变形、破坏规律及其力学性质。
随着科技的不断进步和人们对地质灾害防治的重视，土壤与岩石力学领域也在不断取得新的发展。
本文将就土壤与岩石力学领域的新发展进行探讨。
一、数字化技术在土壤与岩石力学中的应用随着数字化技术的飞速发展，在土壤与岩石力学领域，数字化技术也得到了广泛应用。
通过数字化技术，可以对土壤和岩石的力学性质进行更加精确的模拟和分析，为工程设计和地质灾害防治提供更为准确的数据支持。
例如，利用有限元分析方法，可以对土体和岩石的受力情况进行模拟，预测可能出现的变形和破坏情况，为工程设计提供科学依据。
二、多尺度力学研究近年来，多尺度力学研究在土壤与岩石力学领域备受关注。
多尺度力学研究是指从微观到宏观多个尺度层次上对土壤和岩石进行力学性质研究的方法。
通过多尺度力学研究，可以更加全面地了解土壤和岩石的内部结构和性质，揭示其变形和破坏的机理，为工程设计和地质灾害防治提供更为深入的理论支持。
三、人工智能在土壤与岩石力学中的应用人工智能作为一种新兴技术，正在逐渐应用于土壤与岩石力学领域。
通过人工智能技术，可以对大量的土壤和岩石力学数据进行分析和处理，挖掘数据之间的内在联系，发现规律性，为土壤和岩石的力学性质研究提供新的思路和方法。
同时，人工智能还可以结合数字化技术，实现对土壤和岩石力学性质的智能预测和优化设计，为工程建设和地质灾害防治提供更为智能化的解决方案。
四、新材料在土壤与岩石力学中的应用随着新材料技术的不断发展，新型材料在土壤与岩石力学中的应用也日益广泛。
新材料具有优异的力学性能和稳定的化学性质，可以用于土壤和岩石的加固和改良，提高其抗压、抗拉和抗剪强度，增强其稳定性和耐久性。
例如，纳米材料、纤维增强材料等新型材料的应用，为土壤与岩石力学领域带来了新的发展机遇，推动了相关研究的深入开展。
五、环境影响下的土壤与岩石力学研究随着全球气候变暖和环境污染等问题的日益严重，土壤与岩石力学研究也逐渐关注环境因素对土壤和岩石力学性质的影响。
岩体力学课后思考题
绪论1、何谓岩体力学？它的研究对象是什么？是力学的一个分支学科,是研究岩体在各种力场作用下的变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学,是一门应用型基础学科。
研究对象是各类岩体。
2、岩体力学的研究内容和研究方法是什么？内容:○1岩块、岩体地质特征。
○2岩石的物理、水理与热学性质。
○3岩块的基本力学性质。
○4结构面力学性质。
○5岩体力学性质。
○6岩体中天然应力分布规律及其测量的理论与方法。
○7边坡岩体、地基岩体及地下洞室围岩等工程岩体的稳定性。
○8岩体性质的改善与加固技术。
○9各种新技术、新方法与新理论在岩体力学中的应用。
○10工程岩体的模型、模拟试验及原位监测技术。
方法：○1工程地质研究法。
○2试验法。
○3数学力学分析法。
○4综合分析法。
一、岩体地质与结构特征1、何谓岩块、岩体？试比较岩块与岩体，岩体与土有何异同点？岩块是指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元体。
岩体是指在地质历史过程中形成的，由岩石单元体和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力状态和地下水等地质环境中的地质体。
岩块岩体都是由岩石组成，但岩体包含若干不连续结构面，岩块不含显著结构面。
岩块是岩体的组成物质，岩体是岩块和结构面的统一体。
岩石露在地表部分被风化和淋滤后形成的不溶于水的物质，残留在原地的形成土。
矿物，岩石，岩体都可以形成土。
组成岩体的岩石的矿物颗粒间具有牢固的连接而土没有。
2、岩石的矿物组成是怎样影响岩块的力学性质的？岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。
力学性质主要取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。
矿物硬度大则强度大，反之则小。
3、何谓岩块的结构？它是怎样影响岩块的力学性质的？岩块的结构是指岩石内矿物颗粒的大小、形式和排列方式及微结构面发育情况与粒间连接方式等反应在岩块构成上的特征。
力学性质主要取决于矿物颗粒连接及微结构面的发育特征。
4、为什么说基性岩和超基性岩最容易风化？可能与其二氧化硅的含量有关。
关于岩土工程发展问题的思考
关于岩土工程发展问题的思考李宏义①【摘要】文章对岩土工程行业发展趋势和热点进行了分析,并对今后行业的发展进行了探讨和思考。
1. 前言进入新世纪，随着我国经济的快速发展,岩土工程界也驶入了发展的快车道,新问题、新情况层出不穷，新理论、新观点、新技术、新工艺不断出现，推动了岩土工程行业的发展；随着我国加入WTO，岩土工程界推行执业注册制度，对岩土工程单位及岩土工程从业人员提出了新的发展要求；国家经济发展的可持续发展战略对岩土工程的开展提出了新的研究课题；国家现行岩土工程规范和有关强制性条文的执行，对各单位技术发展与创新提出了新要求。
这些行业发展的趋势及政策性引导，需要我们学习和研究，及时调整我们的发展重点和方向，进行必要的研究和储备，以更好的适应市场变化，适应行业发展的要求，使我们的岩土工程行业更好的发展。
2. 岩土工程行业发展趋势和热点在我国经济建设快速发展的阶段，各种类型的建设层出不穷，岩土工程界的发展也进入了高速发展的时期，与以往相比，增加了许多新的课题，归纳起来，有以下几个行业热点。
第一个热点是特殊条件下的岩土工程。
特殊条件包括以下两个层面的意思，一个是工程的特殊，比如超高层建筑、核电站、地下工程、近海工程等具有特殊性的工程，对岩土工程技术提出了新的要求；另一方面是地质条件的特殊，面对复杂的工程地质条件，如断裂、地裂缝、不稳定边坡、泥石流、地面沉降等地质灾害时的解决，以及软土、黄土、冻土、沉陷土等特殊地层情况的岩土工程处理。
特殊的工程条件对我们岩土工程技术提出了更高的要求，需要我们研究和发展新技术。
第二个热点是地基加固和改良。
建筑物对岩土的要求越来越高，天然地基已满足不了稳定性及强度的要求，建筑物建在不良地基上，都需要通过加固处理和改良的方法来改善地基的性能。
多年来我们已经形成了许多地基处理的方法，但是如何寻找更有效、更经济、更适合的方法，已经成为我们当前重要的研究课题。
第三个热点是地下工程。
计算机数值分析在岩体力学中的应用和发展
计算机数值分析在岩体力学中的应用和发展数值分析在岩体力学中的应用和发展虽然岩土工程计算机分析在大多数情况下只能给出定性分析结果，但岩土工程计算机分析对工程师决策是非常有意义的。
开展岩土工程问题计算机分析研究是一个重要的研究方向。
岩土工程问题计算机分析范围和领域很广，随着计算机技术的发展，计算分析领域还在不断扩大。
除本构模型和不同介质间相互作用和共同分析外，还包括各种数值计算方法，土坡稳定分析，极限数值方法和概率数值方法，专家系统、AutoCAD技术和计算机仿真技术在岩土工程中应用，以及岩土工程反分析等方面。
岩土工程计算机分析还包括动力分析，特别是抗震分析。
岩土工程计算机数值分析方法除常用的有限元法和有限差分法外，离散单元法(DEM)、拉格朗日元法(FLAC)，不连续变形分析方法(DDA)，流形元法(MEM)和半解析元法(SAEM)等也在岩土工程分析中得到应用。
（一）数值分析方法的分类在岩石力学有关领域的数值分析方法应用中，主要使用的方法为有限元法，边界单元，离散单元法，拉格朗日单元法及块体理论等（二）有限元法原理及其应用要点原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区插值的离散化处理把基本支配方程转化为线性代数方程，把待解域内的连续函数转化为求解有限个离散点（节点）处的场函数值。
应用要点：１.正确划分计算范围与边界条件2.正确输入岩体参数及初始地应力场3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边界效应（三）岩石力学问题的其他数值分析方法1.边界单元法有限元法是对问题的微分近似表达式给出了精确解，它实质上属于微分法。
与微分法相对应的是积分法，积分法所涉及的边界可包围整个问题域，而数值分析的离散化仅在边界上近似。
2.离散单元法离散单元法完全强调岩体的非连续性。
它认为，岩体中的各离散单元，在初始应力作用下各块体保持平衡。
岩体被表面或内部开挖以后，一部分岩体就存在不平衡力，离散单元法对计算域内的每个块体所受的四周作用力及自重进行不平衡计算，并采用牛顿运动定律确定该岩块内不平衡力引起的速度和位移。
岩石力学与工程的挑战与机遇：探索未知的边界
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。
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关于计算岩石力学发展的几点思考
Ξ
王泳嘉 冯夏庭
(东北大学资源与土木工程学院,沈阳,110006) 计算岩石力学是指用计算机对复杂的岩石力学问题进行数值计算或模拟试验,也就是说在计算机上模拟岩石力学的物理过程,研究其规律性,核实试验数据的可靠性,检验理论预测的正确性。
1 地质介质的特点
岩石力学所处理的对象是地质介质,它的特点和因之而来的处理的困难可以归纳为:(1)岩石是一种有别于人造材料的天然材料;
(2)岩石系为众多的节理、层理以及断层等弱面所切割而呈高度的非均质体;
(3)岩石的力学性质呈随机性,离散性极大;
(4)岩石在其赋存的条件下以受压应力为主;
(5)岩石在长期的地质年代中受到多种营力,例如重力、构造应力、热、地下水以及瓦斯等的共同作用;
(6)岩石作为一种天然材料在开挖前就初始受载;
(7)岩石力学问题在时间和空间问题上的广袤性;
(8)岩石力学问题从本质上讲都是三维问题;
(9)岩石工程无法进行原型试验;
(10)实验室里取得的岩石试样的数据往往不能直接用于工程。
由于以上这些原因,要得到计算岩石力学数值模拟所需的全面的正确的数据往往是很困难的。
岩石力学问题是一种数据有限的问题。
2 计算的目的
不乏这样的例子,试验报告所提供的弹性模量往往不能用,而要乘上一个修正系数,这个系数有时仅为0.1～0.2,才能和现场量测得到的位移值相一致。
因此无怪乎岩石工程师要说岩石力学是“声誉高,信誉低”了。
所谓声誉高是现代的岩石力学广泛地使用了计算机,得到小数点后五六位的精度是轻而易举的事情,而且还有各种图表,这些是以前所做不到的;所谓信誉低是说计算岩石力学所提供的数字往往不可靠,在具体的岩土工程中不能用。
这不能归罪于计算岩石力学。
岩石力学的计算,除了模型和方法有考究外,影响结果的主要是所输入的数据。
没有正确的数据就得不到正确的结果,而岩石力学问题是数据有限的问题。
美国著名数
Ξ国家教委博士点基金资助项目.
到稿日期:1996-04-19.
第18卷 第4期
岩 土 工 程 学 报Vol.18 No.4 1996年 7月Chinese Journal of G eotechnical Engineering J uly , 1996
401岩土工程学报1996年
学家R.W.Hamming在他的名著“科学家和工程师用数值方法”一书中开宗明义地在书的扉页中宣称:“计算的目的是洞察内含而不是数字”。
岩石力学中数值计算的目的也是如此。
3 几点思考
(1)由于岩石力学问题是数据有限的问题,且有较大的随机性,无论多么精细的数值方法都只能抓住问题的主要方面而忽略其它,因此采用概化方法,微观和宏观相结合,得到数据在空间分布的平均统计特性就至关重要。
要打破受控于确定论的思维定势。
对于计算结果要引入可靠度的概念,就象对天气预报那样要引入一个降水概率,对于岩石工程除了要计算它的极限状态外,还要计算它的失效概率。
(2)分形几何的应用。
分形的主要特点是自相似。
实际上岩石力学中的很多信息都具有分形的特征,例如裂缝分布,已经查明在任何几何尺度上测量所得到的裂缝分布都具有自相似的特征。
目前对分形的研究主要是集中在辩识分形维方面,如果以后对分形的研究能与力学量结合起来用于计算,则定会给计算岩石力学的发展带来新的生机。
(3)计算离不开建模,建模离不开理论的指导。
很多数值方法看起来象个“黑盒”,程序将很多计算的细节屏蔽起来,用户无需知道。
但是,理论是至关重要的。
如果能得到一个问题的理论解,则对问题就有了一个全面的掌握和了解,用不着一点一点地去求问题的近似解。
在这方面摄动方法还是很有用的。
钱学森教授就很推崇摄动方法,他认为摄动方法有一个好处,它不是一点一点地计算,计算完了还可以积分,这样把整个作用就计算出来了。
岩石力学中有不少问题,例如固液耦合等问题,可以用摄动方法来求解,但是摄动方法本身的计算是很繁复的,如用手工计算,时间长不算,还容易出错。
人们往往对于计算机的数值计算能力耳熟能详,而对于计算机的非数值运算能力却知之不多。
其实计算机的符号运算的能力,通俗些讲就是推导公式的能力也是非常出色的。
通用的符号运算程序包有Reduce,Mathematica,Maple, Mumath和Derive等,国内都很容易得到。
(4)新的计算方法的引入。
在计算岩石力学中常用的数值方法有三种,即有限元法,边界元法和离散元法。
近年来有两种新的方法的发展值得注意,一种是拉格朗日元法,另一种是流形元法。
这两种方法都适用于非线性大变形的问题。
我们都有这个经验,就是用有限元法计算时的位移通常较实测的结果要小,有时甚至差一两个数量级,究其原因主要是在计算中忽略了非线性的大变形和沿弱面的不连续变形,而用拉格朗日元法和流形元法计算有望对岩石力学的计算方法作出重大的改进,两者的结合则有可能成为21世纪岩石力学数值方法的主流。
(5)计算岩石力学数值方法的集成化和智能化。
由于计算技术的发展,要求用户有好的界面和面向对象的编程技术等,这是对程序开发所提出的要求。
要是说20年前一个人编程可以“包打天下”,那么现在是不大可能办到了,而要多兵种联合作战。
对于岩石工程来说,计算所提出的解答只是问题的一个方面,问题的最后解答还要根据多方面的综合考虑,其中专家的知识和经验以及类似问题的个案等都起到重要的作用。
领域专家解决问题的方法往往是不可理喻的。
他会从问题的具体特征出发,进行推断找到具体问题的答案;他会联想,由直觉的经验联想出可能的解答;他还会创造思维,对问题提出新的假设和推断。
因此将计算岩石力学智能化,即将传统的计算方法纳入方法库,加上专家经验组成的知识库和汇集各类个案的数据库,组成一个统一的专家系统,由推理机给出答案和解释,可能是计算岩石力学发展的又一个方向。