發布時間：2022-04-18 08:42:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇巖石力學論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
1巖石力學的基本特點
隨著時代科學技術的迅猛發展，人們對巖石的認識具有更深層次的理解:第一，巖石并不是固體力學中的一種材料，世界上的所有巖石工程中的巖石是一種天然地質體，具有復雜的地質結構和賦存條件，是一種天然的典型的不連續介質;第二，在巖體中存在地應力，這種作用力是由于地質構造和重力作用等因素形成的一種內應力。在開采巖石的過程中，開挖巖石引起的地應力的釋放，才會引起巖石工程變形和破壞。因此，巖石力學的研究思路、研究方法和材料力學的研究存在著本質的區別。在對巖石力學的研究時，研究者的思想不要根深蒂固于用傳統的研究方法來得到答案，要站在科學的高度來思考問題，學會靈活運用相關知識來研究。通過不斷地分析，得知自然環境賦予了巖石，在人類活動中，采礦工程是人類和大自然相結合的結果，因此，采礦工程的行為和功能與施工因素密切相關。根據以上的綜合分析，我們對巖石力學有了新的思考和認識，巖石力學是研究和控制采礦工程的科學。
2采礦工程中的巖石力學的重要性
在采礦過程中，地下采礦工程和露天采礦工程無論哪一種，都是以具有地質構造的巖石為對象。因此，巖石力學問題始終貫穿在采礦工程中的每一方面。其一:在采礦工程中的巖體都是地質體，它們在反復的地質作用下變形、破壞，形成具有一定巖石成分和結構的地質體，并且賦存于特定的地質環境中;其二:采礦工程是經過不停地勞動進行開挖的過程，是動態的非靜態的。開挖過程中巖體的力學性質也會隨著工程的尺寸和開挖的延伸方向的不同而發生變化，并且環境因素(例如地應力、水、溫度)也是影響巖體性質的一個重要方面，沖擊礦壓和煤與瓦斯突出主要是由地應力中的高地應力引起。巖體的力學性質特征包括了巖體的穩定性、強度性和變形性，它會隨著巖體內結構面形狀的不同而變化。因此，這些特征決定了采礦工程中的巖石力學問題具有極其復雜性。
3采礦工程中的巖石力學的應用
3．1預測采礦工程中的災害
在采礦工程的開展過程中任何人為和自然因素都會造成極大的危害，其中自然因素有地震、巖爆等危害，巖石力學在采礦工程中的應用，可以通過對采礦地點的土層地質分析來提前預測在采礦工程中會出現的災害，然后可以在工程設計中規避這些災害。
3．2測量采礦工程中的地應力
所謂的地應力就是指地底地質底層中自然產生的力量，在采礦過程中，由于開挖導致的周邊土層地質發生變化的根本原因就是地應力。要想制定完整且安全的采礦工程開采方案就必須首先運用巖石力學對采礦工程所在地的地應力進行測量，只有完全的了解采礦工程周邊的地應力情況，才能設置最正確、最合理的采礦方案，確保采礦工程的安全有效開展。
3．3優化深凹開采的邊坡設計
隨著深凹開采的普遍出現開采難度不斷增加，對于采礦工程的安全性和穩定性的要求也越來越高，這就要求巖石力學在開采過程中起到積極作用。通過巖石力學的測量，精確定量，充分的把巖石力學應用到采礦工作中來，在保證安全的基礎上，保證工程安全快速進行。
4結語
總之，隨著巖石力學在采礦工程中應用的不斷發展，如今我國的巖石力學已具備了世界先進水平。相關從業人員還應不斷結合實際，研究巖石力學在采礦工程中的新應用。
作者：楊仕俊 單位：貴州浙商礦業集團有限公司
摘要：巖石力學是采礦工程專業本科生的專業基礎課程，理論性、實踐性強且教學內容繁雜。通過分析巖石力學教學的現狀，指出課程教學中存在的問題，探討了巖石力學課程建設及教學改革的必要性，從教學手段、教學內容和考核方式方面提出教學改革思路與方案。研究成果對巖石力學課程的教學改革具有指導與借鑒意義。
關鍵詞：巖石力學；教學改革；教學方法
一、引言
巖石力學是主要研究巖石的力學性質和巖石對各種物理環境的力場產生效應的一門理論學科。對于具體的巖土工程，也涉及巖體在力場作用下的強度、變形與破壞以及巖體穩定性問題[1]。巖石力學是礦業學科的理論基礎，是一門涉及地質和力學兩學科的交叉學科。
巖石力學是內蒙古科技大學采礦工程的優秀專業基礎課，在《內蒙古科技大學2012版采礦工程專業人才培養方案》中占有重要地位，為我校培養采礦工程本科生和研究生奠定堅實的理論知識基礎。巖石力學是反映采礦工程特色的標志性課程，通過本課程學習，采礦工程專業學生能夠運用巖石力學知識解決采礦工程中的常見巖石力學問題，為后續進一步學習礦山地壓與巖層控制、露天礦邊坡、煤礦地下開采、金屬礦開采等專業課程打下理論基礎。部分礦業類高校將其列為考研專業課，重要性略見一斑。
二、課程存在的問題
采礦工程是內蒙古科技大學的傳統特色專業，為內蒙古等西部地區礦業領域培養了大量工程技術人才。由于地域因素和經濟發展水平的制約，教學基礎及師資力量薄弱，普遍存在一些問題。
1.課程教學內容陳舊，礦業特色不明顯。當前r石力學教材內容單一陳舊，新巖石力學問題和實踐技術工藝在教材中很少涉及，部分教學內容滯后于現場礦山生產現狀。
采礦工程專業目前使用的教材主要是河海大學主編的《巖石力學》，該教材是依據教育部1998年頒布的大土木專業要求編寫，與采礦工程專業聯系較少、未能充分體現課程的礦業特色[2，3]，需要增加含礦山工程中常見或典型礦山巖石力學問題，如采動應力場、淺埋深采動巖體力學、煤礦采場圍巖控制、沖擊地壓等。這些問題已引起自治區教學工作者和現場工程人員的注意。
2.課堂教學模式落后。課堂教學中以教師講授為中心、以傳授書本知識為主的傳統教學模式根深蒂固，其教學方法和教學手段單一，未能充分運用先進的教育理論與手段。在講授知識時，采用“填鴨式”和“滿堂灌”方式，學生逐漸喪失學習的興趣與動力，學生上課睡覺和作業應付的現象日趨嚴重，這必然影響學生對專業知識的系統掌握，背離了該課程的教學目標。
巖石力學是一門力學理論與礦山工程實踐緊密相結合的課程，知識體系復雜且相對零散。由于受教學場地、經費和工程條件等因素制約，本校巖石力學教學體系與生產實踐缺乏必要的結合，教師只能以課堂講授為主，與實際礦山工程的聯系較少，影響了學生解決復雜工程問題的實踐能力培養。
3.考核手段單一?？荚囀欠答亴W生學習效果的重要途徑，也是檢測教育目標達成度的重要工具。目前，巖石力學考核成績是由期末考試成績和平時成績簡單組成，考查內容主要體現在書本知識的記憶掌握程度，較少反映學生獨立思考、分析解決問題能力，也阻礙了學生學習的積極性。同時，僵化單一的考核模式也妨礙了教師的主觀能動性。
三、巖石力學教學改革思路
隨著礦山開采深度的增加，礦產資源賦存環境不斷惡化，如高地壓、高地溫、高瓦斯等問題，采礦工程領域將涌現許多新的復雜研究課題。在一個較短學期，如何既能強化力學基礎，又將這些課題之上的采礦巖體力學新知識加入教材，引入課堂，并且在教學過程中培養學生在以后工作中解決類似復雜工程問題的能力，這是課程教學迫切需要解決的一道難題。因此，“巖石力學”課程教學改革勢在必行。
1.明確大綱，整合優化教學內容。根據自治區采礦工程專業綜合改革試點要求和新版人才培養方案，圍繞礦業精英教育教學體系建設目標，認真修訂巖石力學教學大綱，體現礦業學科特色。新版的教學大綱應具有科學性、系統性和可操作性，更加適應培養目標和教學計劃要求，并能反映學科最新前沿研究成果。在新版巖石力學教學大綱指導下，有利于學生對課程內容的掌握和理解，重新編排教學內容，突出教學重點。
先將巖石力學課程內容分為基礎篇和特色篇兩部分。第一部分基礎篇包含巖石的物理力學性質、巖體力學性質和地應力三章基礎內容，基礎篇重在強化力學基礎。第二部分特色篇體現礦業特色，調整增加礦山工程與巖石力學相關知識內容，如露天礦邊坡的穩定、采場與巷道圍巖控制等。在特色篇的編排中，首先給出巖石力學問題的常見解決方法，如力學理論分析、數值模擬計算和力學試驗等，然后結合分析礦山工程實例，把相近的礦山工程問題建模分析，最后提出解決方案。
2.知識案例化，豐富教學手段。巖石力學部分知識內容抽象難理解，因此可以根據課程重難點部分，采用詳細講解的方式，通過一個或若干個設計實例或工程案例，引導學生對問題的思考和分析，有利于調動學生的主動性。課前，學生應該研讀工程案例并認真分析案例材料，圍繞案例進行相關力學方面思考，找出其中的關鍵性問題，弄清案例的關鍵問題和隱含問題，進而產生新的設想。例如在講授高地應力內容時，可以引入當前煤礦深井開采所涉及到的巷道圍巖控制等案例。
靈活運用現代教學技術工具來增加課堂信息量，增強教學效果。對于必須掌握的基本力學理論和公式推導，仍采用傳統“板書”的教學手段，讓學生理清思路、掌握推導過程；對于大量的實物圖形、三維空間概念、操作規程等較難口述的信息，尤其是結合礦山工程的案例，可充分運用多媒體、互聯網等先進教學技術，通過圖片、視頻和動畫等多種表現手段，增加傳授信息量[4]。例如在講解非圓形巷道圍巖應力分布規律時，利用FLAC數值模擬軟件建立非圓形巷道斷面模型，然后在課堂上演繹此數值計算模型。
3.改善考查方式，培養學生綜合能力素質。調整增加考試內容，由過去的兩部分增加調整為4部分：平時出勤、分階段性小測驗、專題講演和期末測試，其中平時出勤及作業完成情況占10%，分階段性小測驗成績占總成績的10%，自主選擇的專題講演成績占總成績的15%，期末考試及大論文作業成績占總成績的65%。采用這種考核方式能更加公平合理地評價學生學習成績，調動學生學習興趣，培養學生自學能力，加深對本課程的理解，開闊視野。學生缺課嚴重的情況得到根本改善，考核效果更加真實地反映學生學習情況。
四、結語
巖石力學最早源于采礦實踐活動，作為采礦工程專業的一門專業基礎課，其行業特色鮮明，必須改革傳統教學模式，加強理論與礦山工程實踐的聯系。需要結合自身教學實踐活動，通過開展課程教學改革研究，不斷提高采礦專業巖石力學課程的教學質量和教學效果。
摘要：《巖石力學與礦山壓力》是安全工程專業本科學生的一門專業選修課程，分析了目前該課程實驗教學內容存在的缺陷，指出了實驗教學內容改革的方向，并提出了具體的實驗教學改革方案，設計了與實驗教學方案配套的實驗系統、實驗步驟與實驗原理，為該課程本科教學奠定了堅實的基礎。
關鍵詞：實驗教學；礦山壓力；瓦斯流動；瓦斯防治
一、引言
《巖石力學與礦山壓力》是安全工程專業本科學生的一門專業選修課程，它是應用必要的力學知識研究巖體力學性態、變形和穩定性問題，研究礦山采掘過程中壓力顯現規律及控制問題，是煤礦采掘及安全相關專業所必需的基礎理論知識。通過該課程的學習使學生掌握：巖石與巖體的基本物理、力學性質；巖石力學實驗方法及原巖應力確定方法；巖石本構關系與強度理論、巖體強度特性；礦山開采圍巖巖體內應力的重新分布；回采工作面上覆巖層活動規律及其分析；回采工作面礦山壓力顯現基本規律；采區巷道礦壓顯現規律；礦山采掘活動礦壓控制基本方法。具有解決礦山巖土工程實踐問題的基本技能，能夠為礦井瓦斯治理提供服務。
二、目前課程實驗教學內容
目前該課程的實驗課為6個學時，設置情況如表1所示。
通過表1可知，目前該課程的實驗課主要側重在兩個方面：一是力學性能的測試，如實驗力學參數測試、巖石抗拉強度測試；二是采動過后礦山壓力的測試，如礦壓監測相似模擬試驗。該課程實驗課未涉及采動過后由于礦山壓力的變化引起瓦斯運移的情況。
三、實驗教學改革必要性分析
眾所周知，煤層開采后，煤體周邊的應力分布對瓦斯運移產生了巨大影響。工作面應力重新分布，上覆巖層會產生卸壓增透的效應，滲透率往往增加了幾十或上百倍[1-3]；由于上覆巖層的位移變形，有些巖層之間發生了離層，出現了新的裂隙甚至斷裂；有些封閉的地質構造遭到破壞。這些效應都造成瓦斯在上覆巖層中更容易流動。從瓦斯流動的角度看，工作面上覆巖層的“豎三 狽直鶚牽河剎沙】斬春脫銥櫸煜豆鉤傻耐咚沽鞫空間的垮落帶；由縱向裂隙和橫向離層裂隙構成的瓦斯流動網絡的裂隙帶；有離層裂隙和巖層內部裂隙構成瓦斯在巖層內部流動的彎曲下沉帶。從橫向看，瓦斯的流動在不同應力區中也展現出不同特性，可以分為“橫三 保即初始卸壓增透增流帶、卸壓充分高透高流帶和地壓恢復減透減流帶。卸壓瓦斯的涌出呈現分帶的特點，具體可分為以下四個區域。
1.瓦斯自然涌出區：它與原始應力區對應，巖層的透氣性系數較低，為原始值，瓦斯涌出量按負指數規律自然衰減。
2.瓦斯涌出變化區：它與應力集中區對應，巖層的透氣性系數低于其原始值，該區域瓦斯涌出量相比瓦斯自然涌出區較小。
3.瓦斯涌出活躍區：它與應力降低區對應，巖層的透氣性系數顯著增大，該區域瓦斯涌出量不斷增加并達到最大，是最適合打鉆孔抽采瓦斯的區域。
4.瓦斯涌出衰減區：它與應力恢復區對應。巖層的透氣性系數不斷減小，該區的瓦斯涌出隨時間的推延不斷變小直至零。該區域一般出現在工作面后方50m―150m，個別可達200m以上。
通過上述分析可知，煤層中的瓦斯流動與煤體受到的圍巖壓力密切相關，而瓦斯流動規律是礦井瓦斯防治的重要依據，因此采動引起的煤層瓦斯流動規律是安全工程專業《巖石力學與礦山壓力》課程的重要知識點。通過實驗的方式再現圍巖壓力與煤體瓦斯流動規律能夠加深學生對該知識點的掌握，而目前該課程沒有相關的實驗課。本文通過設計相關實驗方案，使學生更好地掌握了該知識點。
四、實驗教學改革方案
改革的實驗教學方案綜合考慮圍巖、軸壓以及煤層瓦斯壓力對煤層瓦斯流動的影響，從而分析不同采動條件，不同位置煤體瓦斯流動規律；瓦斯在煤體中的流動可以通過滲透率來表征，因此，實驗主要測試不同加載條件下煤樣的氣體滲透特性。另外，由于甲烷氣體在一定條件下具有爆炸特性，因此在實驗過程中，通過二氧化碳氣體來代替甲烷。
1.實驗系統。實驗設備采用中國礦業大學（北京）自主研制的煤巖滲透率測試系統，該設備可以模擬不同孔隙壓力、不同圍壓和不同溫度條件下，煤樣的氣體滲透特性。裝置主要由應力加載系統、試件夾持系統、孔隙壓力控制系統、數據采集系統、真空抽取系統和恒溫水浴控制系統等組成。整套實驗系統主要由如下五個子系統組成：①煤樣夾持系統。②應力加載系統。③氣體運移系統。④溫度控制系統。⑤數據采集系統。
2.實驗流程。滲透率實驗的具體流程如下所述：
①將煤樣裝入煤樣夾持器；②控制應力加載系統，向煤樣周圍加載預設的圍向與軸向應力，應確保圍向應力高于氣體壓力，以防止氣體在煤樣與外圍膠套中流動導致的實驗誤差；③利用旋片式真空泵對系統和管路進行抽真空；④打開高壓氣瓶開關，通過讀取傳感器顯示壓力并調整減壓閥，提供實驗預設的氣體壓力，開啟數據采集系統；⑤定時讀取壓力加載系統與流量傳感器數據，確保所加載壓力保持初始預設值，待流量穩定后（兩小時內流量變化值小于0.1 ml/min），認定本組實驗完成；⑥改變不同的實驗條件（孔隙壓力、軸壓和圍壓），進行下一組實驗。
4.實驗結果。以圍壓對含瓦斯煤滲透率的影響為例，為了考察圍壓對含瓦斯煤滲透率的影響，選取煤樣軸壓固定4MPa，分別對圍壓2MPa、4MPa和6MPa三種條件下的二氧化碳孔隙壓力對滲透率的影響情況進行測試。通過分析不同圍壓條件下的滲透率實驗結果發現不同圍壓條件下的滲透率變化趨勢是不同的：圍壓越大，滲透率回彈的壓力也就越大。這與滲透率變化趨勢的經典認識不同，因為在以前研究中多認為有效應力變化量一定的情況下，滲透率隨著孔隙壓力變化的趨勢是相同的。
通過不同加載條件下的煤樣滲透率的實驗，學生可以更好的掌握加載條件在煤層瓦斯流動中的作用，理解礦山壓力與礦井瓦斯防治之間的關系。
五、結論
1.分析了目前《巖石力學與礦山壓力》課程實驗教學內容存在的問題，提出了實驗教學內容改革的必要性。
2.設計了加載條件對煤層瓦斯流動的實驗系統，闡明了實驗步驟以及實驗原理。
3.開展了不同圍巖壓力對煤體氣體滲透特性實驗，實驗結果能夠形象闡釋加載條件、孔隙壓力與滲透特性之間的關系，學生可以更好的理解相關的教學內容。
摘要：實施外語授課是高等教育國際化進程中的一個重要環節，也是碩士留學生課程教學的必要手段。中國石油大學（北京）在石工專業碩士留學生班進行高等巖石力學全英文授課的教學改革和實踐，本文對全英文授課教學效果進行評價、比較和分析。實踐證明，該課程的全英文授課結合留學生專業和文化背景實際，探索了全英文授課的教學模式，并對進一步推廣經驗有一定的借鑒意義。
關鍵詞：全英文授課;巖石力學;碩士留學生
中國石油大學（北京）石油天然氣工程專業是國家重點學科，并招收外國本科畢業生（來自中亞、非洲和南美等國）來華就讀碩士。隨著學校自身國際化建設及來華留學生的增加，對于研究生從事各種學術活動，英語是必須掌握的國際通用的科技語言。采用英語傳遞信息已成為全球文化與科學的主要形式。全英文教學，即在課堂上使用英文進行學科的講授，它已經成為實施全英文教育的重要手段之一。全英文教學也是高等教育國際化的重要指標之一?！稁r石力學》是來華留學生碩士課程中的一個必修課程，需要進行全英文授課的教學改革，即采用全英文的教材和全英文的課堂講授方式，下面就以《高等巖石力學》為例進行詳細分析。
一、《高等巖石力學》全英文授課的實施概況
巖石力學作為理論性和應用性很強的學科在國民生產和生活中具有十分廣泛的應用。巖石力學既是基礎學科，又是技術學科，是巖土工程、采礦工程和石油工程等本科和研究生專業的重要基礎課程?！陡叩葞r石力學》是我校石油與天然氣工程專業的專業課程。該課程運用力學原理和方法來研究巖體的力學，也就是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規律的理論及其實際應用。本課程全英文授課對接近20人的一個來華留學生班進行授課。該課程共有32學時，采取教師主講與課堂討論相結合。課程采用全英文教材和全英文電子教案，并給予全英文授課。目前，我國很多高校也均開展了全英文授課的實踐。
二、《高等巖石力學》全英文授課模式的改革
1.教材的選取。全英文授課必須有配套的英文教材，本課程采用的主要是英文原版石油工程巖石力學第二版，由ELSEVIER出版社出版。進一步為了授課簡明清楚，制作圖文并茂的電子教案，突出基本概念和基本示意圖。
2.課程內容的改進。石油高校的巖石力學需要僅靠石油工程，而巖石力學問題在基于基礎理論之后，緊緊圍繞地應力、井壁穩定、水力壓裂、出砂防砂、儲層巖石力學等幾大專題開展。分別結合國內的以及留學生來自國家的典型區塊典型問題，給予介紹和分析，提升課程的針對性和有效性。
3.教學方法的改進。針對外國留學生在各自國家接受本科教育的特點，只通過單純講授式的方式是不能滿足研究型創新人才和外國研究生培養的需求.課程以學生為主體，參考“翻轉式”課堂教學方法，授課過程中發揮學生英文思維方式的優勢，積極主動推進對某概念和專題的研討交流。外國學生不會保留自己的觀點，會大膽提出自己的見解或者對不懂的問題主動示意。鼓勵中亞地區和非洲地區來的同學按自愿組成小組，相互幫助、共同提高。針對一個問題，請中亞和非洲的同學相互討論、互相解惑，最終由主講教師給予指導和評價。外國學生愿意進行課堂討論和分組學習，結合好這一特點從多方面提高學生學習的主動性。
4.考核模式的創新。以考試筆試與大作業口試相結合的方式?？谠囆问桨O計不同專題，以小組為單位，采用學生講述、教師及其他學生提問的方式，考察對課程內容的掌握情況。筆試題目涉及出英文考核的幾個典型題目，以目標知識點為基準，考察基本概念和基本理論的理解和運用。
5.貫穿中國文化與中文概念的介紹。結合外國留學生來華學習的目的，就一些關鍵的專業詞匯給予中文簡要介紹，并傳播中國文化。就同學們關注的一些中文專業詞匯和中國文化現象給予部分介紹。
6.參觀巖石力學實驗室。帶領學生參觀學校巖石力學實驗室，了解試驗設備和操作流程，請研究生現場操作簡單試驗，并給予結果分析等。
三、《巖石力學》全英文授課效果分析
經過一輪的全英文授課，對全班20位留學生進行了授課效果的問卷調查。問卷問題包括授課內容、授課教師、課堂氛圍、教學效果、學生學習情況等方面，并分為優、良、中、合格和差幾個檔次。問題包括：（1）授課內容安排;（2）授課邏輯和清晰度;（3）教學活動安排的合理性;（4）課堂氣氛;（5）教學效果及完成課堂任務;（6）本課程學習收獲。
通過表1可以看出，總體上對于課程授課效果選擇“優”的比例較高，而其中“課堂氣氛”和“本課程學習收獲”這一欄的效果最佳，體現了學生對活躍的課堂氣氛的肯定。
經過期末考試，按照課程要求的幾大知識點的全覆蓋后的試題成績來看，成績分布如表2。從成績分布比例來看，主要成績分布在80-90分之間，可見大部分留學生的學習成效良好，能夠掌握巖石力學基本概念和運用。
表3展示課程教學內容實踐的一個學時分布，由于彈性力學基礎很重要，其中包括應力應變、線性彈性理論、孔隙彈性理論和熱彈性理論等，因此占主要學時數。塑性力學理論主要是介紹典型的強度和屈服準則。此外，幾大石油工程巖石力學專題給予重點介紹。
表4展示課程教學內容難以程度的一個反饋，留學生普遍感覺最難理解的是塑性力學理論，這一塊由于內容抽象要求較高，需要在今后的教學中更加具體舉例并給予加深認識。針對幾個專題的講解，留學生認為內容有針對性并有較好的學習興趣。
綜上所述，選取留學生石油工程專業研究生《高等巖石力學》進行全英文授課教學改革，是中國石油大學（北京）國際化研究生教學的必然要求?？傮w而言，通過多個方面的教學改革，以及對學生的問卷調查，課程達到了預期的教學目標并得到了留學生的認可。盡管和中文授課以及對中國學生授課相比，該課程有一些困難和挑戰，但處在高等教育國際化的今天，伴隨與留學生共同提高課程質量，全英文授課的教學模式值得進一步提升和推廣。
摘要：“卓越計劃”是促進中國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措。巖石力學作為典型的跨行業通用課程是一門應用性和實踐性很強的應用基礎學科，在目前的教學過程中存在輕視基礎概念、標準混亂陳舊、忽視工程能力培養的問題，難以達到“卓越計劃”的培養要求。從土木工程專業教學實踐出發，提出了教學內容模塊化，合理選擇培養標準；強化基本概念理解，培養創新能力；深入工程現場，提升工程能力的教學改革方案，收到了良好的教學效果。
關鍵詞：卓越計劃；巖石力學；教學改革；礦山建設
“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”）是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010―2020年）》的重大改革項目，也是促進中國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，科學時報[1]將“卓越計劃”啟動列為2010年中國高等教育十件大事之一。該計劃旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量的各類型工程技術人才?！白吭接媱潯本哂腥笈囵B特點：一是行業企業深度參與培養過程；二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才；三是強化培養學生的工程能力和創新能力。
針對“卓越計劃”的總體要求，面向卓越工程師的培養，許多從事工程教育的專家進行了深入探討。林健[2]從課程體系的價值取向、課程體系的結構形式、課程體系的整合與重組等方面為“卓越計劃”參與高校專業課程體系和教學內容改革提供了借鑒和參考。張文生等[3]圍繞“回歸工程”教育理念，論述了本科“卓越計劃”的四個主要問題：制定專門性培養方案、改革培養模式、培養青年教師工程教育能力、建立健全保障體系，以期培養更多優秀的工程技術人才。王家臣等[4]根據卓越工程師的要求，從戰略角度對科學培養采礦人才進行了深入思考。
一、 巖石力學課程的特點
巖石力學是一門應用性和實踐性很強的應用基礎學科，是采礦工程、水利水電工程、交通/鐵道工程、工民建工程和石油工程等眾多學科的專業基礎課，屬于典型的跨學科、跨行業的通用課程。雖然中國推行了跨行業的統一標準，如GB/T 50266―2013《工程巖體試驗方法標準》、GB/T 50218―2014《工程巖體分級標準》等，但是由于借鑒前蘇聯的高等教育體制，目前還存在許多行業背景鮮明的規范在廣泛應用，如GB/T 16414―2008《煤礦科技術語巖石力學》、DL/T 5368―2007《水電水利工程巖石試驗規程》和JTG E 41―2005《公路工程巖石試驗規程》 等。
為了提高教學質量，不同行業內的巖石力學課程教師從行業特色角度對課程教學改革進行了有益的嘗試，比如采礦工程[5]、石油工程[6]、地下建筑工程[7]和海洋工程[8]等，都取得了很好的成效。此外，還有學者從模塊化教學[9]、案例教學[10]、研究型教學[11]以及數值方法輔助教學[12]等方面進行了巖石力學課程的教學改革實踐。遺憾的是，對巖石力學這門跨行業、特點鮮明的應用基礎學科，目前還未見針對“卓越計劃”培養特點的教學改革研究成果。
作為“卓越計劃”試點高校的中國礦業大學經過長期發展和建設已形成了以工科為主、礦業為特色、多學科協調發展的基本格局，對中國煤炭能源行業發展發揮著不可替代的引領和支撐作用。巖石力學是學校土木工程、采礦工程及地質工程等專業本科生專業基礎課程，為后續如礦山建設工程、采礦學及礦山壓力與巖層控制等煤炭行業背景鮮明的專業課程提供巖石力學基礎知識，地位尤其顯著。
在上述背景下，如何在有限的教學時間內按通用標準和煤礦行業標準培養工程人才，強化學生的工程能力和創新能力已成為擺在教育工作者面前的一道難題。筆者結合自己的教學實踐，初步探討面向“卓越計劃”的巖石力學教學改革思路，期望能夠拋磚引玉，對其他涉及巖石力學的行業類院校起到啟迪作用。
二 、巖石力學課程教學中存在的問題
（一）課程安排順序及學時不合理
廣義上講，巖石力學應是力學與地質學相結合的交叉學科，更側重于固體力學與巖石地質學的結合，具體地說，巖石力學是在彈塑性力學、土力學及工程地質學的基礎上發展起來的。巖石力學的很多概念、理論和公式由土力學和工程地質學借鑒而來，但是目前高校經常將土力學、工程地質學與巖石力學同時開課，給教師講授課帶來諸多不便。
為了研究工程環境下巖體的力學性態，巖石力學需要涉及諸如材料力學、彈塑性力學、斷裂損傷力學、裂隙滲流力學及流變力學等復雜深奧的力學內容；巖石力學的研究對象是地球千百萬年來復雜地質作用而形成的各類巖體，巖石學、工程地質學、水文地質學、地球物理學和構造地質學等地學學科的內容在教材中不斷出現；巖體工程涉及地基工程、邊坡工程和地下工程等具體工程形式，各種新施工技術和方法層出不窮。由此可見，巖石力學課程的內容豐富而繁雜，然而隨著通識教育課程的增加，各專業課程課時被大幅削減，巖石力學課時由80學時精簡為如今的32 學時， “滿堂灌”現象成為普遍，學生對該課程內容的掌握和應用難度較大，學習積極性難以調動。
（二） 基本概念模糊，難以培養創新性思維
基本知識的深刻理解，是創新思維形成的力量之源。一些教師在課堂教學中對基本概念強調不夠，分析不透，著重于公式推導、施工工藝或科研項目介紹等細枝末節的講解，本末倒置，背離了巖石力學課程設置的初衷。重點概念比如地應力、流變、強度理論、應變軟化現象、剪脹、尺度效應、圍巖支護工作作用原理等內容應該重點分析。此外，由于巖石力學部分內容與材料力學、土力學內容相近（如強度理論、剪脹、三軸試驗、二次應力和附加應力等），如果不進行相關內容的分析對比，學生容易產生疲倦心理，導致思想上的不重視。
（三）標準選擇混亂陳舊
如前所述，由于巖石力學是多個專業的專業基礎課，每個工程領域都有各自的行業術語、標準、規范和教材。但是如果教師在巖石力學基礎知識和工程應用方面的講解都遵照本行業的規范和術語，將會造成學生知識面過窄，不利于國家通用標準的推廣和學生就業；若完全脫離行業工程背景，則教學過程難免出現學非所用、理論脫離實際。如何達到“按通用標準和行業標準培養工程人才”的目標值得思考。隨著工程技術的發展，很多新理論、新技術和新方法蓬勃發展，國家相關部門也會適時推出新的標準和規范，比如深部資源開采帶來的“三高一擾動”、軟巖大變形和沖擊地壓災害頻發等問題。但是由于教材的更新速度較慢，如果授課教師不能及時跟蹤行業發展動態，將會導致課程知識體系陳舊無用。
（四）忽視工程能力的培養
實踐是工程教育培養的關鍵環節，巖石力學是一門應用性很強的工程學科，然而受授課時間、資金、場地和工程條件等因素制約，目前的教學方式主要以書本知識傳授為主，強調科學基礎，試圖傳授更多的理論知識，理論與工程實踐脫節嚴重，忽略了工程的系統性及其實踐特征。“重理論、輕實踐，重課堂、輕課外”的教學模式導致學生動手能力差、工程能力弱化，對于巖石力學課程中諸如地應力測量方法、監控量測、松動圈測試、超前地質預報和地下工程支護技術等工程現場的常規問題無法直觀體驗，不適應企業要求。這種現狀不符合巖石力學服務于工程的課程特點，難以激發學生學習的積極性和創造性。
三、面向“卓越計劃”的教學改革思路及實施路線
學校土木工程專業分為礦山建設工程、城市地下工程、工民建工程和交通土建工程四個方向，所有方向都開設巖石力學課程。依據專業實際情況，以礦山建設工程方向為重點，具體就面向“卓越計劃”的巖石力學課程教學改革思路及實施路線進行深入探討。
（一）教學內容模塊化，合理選擇培養標準
為了達到“學校按通用標準和行業標準培養工程人才”的要求，在教學內容安排上不能 “一刀切”。首先將教學內容模塊化，根據不同培養方向調整培養方案。
（1）“前置基礎”模塊4學時，包括巖石力學課程中涉及的材料力學、彈性力學、工程地質學和土力學等前置學科的基礎知識，根據各方向前置課程的授課內容確定合理的知識點。比如，彈性力學課程不在工民建方向的培養計劃之內，對該方向應該加大彈性力學的權重。
（2）“巖石力學基礎知識”模塊20學時，包括“巖石組構及其物理性質”“巖塊變形與強度”“弱面變形和強度”“巖體變形和強度”以及“原巖應力”等5部分，是各專業方向按共同標準和要求學習的內容。模塊內容中巖塊室內物理性質（如含水率、耐崩解性等）、強度和變形試驗、巖體原位變形、強度和聲波速度試驗以及原巖應力測試等內容，應嚴格按照通用的國家標準GB/T 50266―2013《工程巖體試驗方法標準》來講授。
（3）“工程應用”模塊8學時，根據專業方向的不同，選擇各方向重要的工程應用及案例進行講解。巖體分級是各方向都應該著重講授的內容，應該以通用標準GB/T 50218―2014《工程巖體分級標準》為主，并輔以各方向的分級標準。如礦山建設工程方向的普氏分級標準、交通土建工程方向的 JTG D70-2004《公路隧道設計規范》和Q分類等。對于具體工程形式而言，礦山建設工程方向和城市地下工程方向以巖體地下工程為主，工民建工程方向以巖石基礎工程為主，而交通土建工程方向則以邊坡工程和地下工程并重。各方向還應對工程實踐中常見的災害機理作介紹，比如深部礦山工程中的軟巖大變形、煤與瓦斯突出、沖擊地壓和底板透水等。
（二）強化基本概念理解，培養創新能力
概念和原理是創新的基礎，只有掌握概念、清晰原理，才能舉一反三而后應用自如。因此，在授課過程中，教師應多措并舉，把基本概念講清楚，講透徹，讓學生深入理解。
（1）剛性試驗機是20世紀70年代巖石力學的重要進展，對其機理進行嚴謹的理論推導，對于初次接觸的學生難以激發學習興趣。為了解釋柔性結構比剛性結構易于儲存變形能的特點，筆者以彈簧和圓鋼柱的壓縮為例，讓學生很快就明白柔性試驗機壓縮蓄能的快速釋放是使脆性巖樣產生爆裂的根本原因。
（2）室內巖樣力學試驗是課程的重要內容，書面講解試驗步驟較為枯燥，效率低下，但若先上試驗課，一缺乏必要的準備知識，二受試驗條件所限，難以讓每個學生都參與其中，必然導致教學效果較差。由于視覺化的知識能夠在短時間內留下深刻的印象，因此，可采用拍攝試驗全過程的方法，包括聲波速度測試、單軸壓縮試驗、單軸抗壓強度試驗、直接剪切試驗、角模壓剪試驗、巴西劈裂試驗和點荷載試驗等，在每個試驗講解前播放視頻，然后書面講解試驗機理和數據處理程序，最后通過試驗課直觀體驗，鞏固教學效果。
（3）原巖應力是地下工程圍巖變形、破壞的根本源動力，在巖體工程具有舉足輕重的地位，并由此帶來“先加載，后開挖”、次生應力、開挖擾動和圍巖等一系列巖體工程特有的概念。對于從理論力學、材料力學、彈性力學和結構力學一路學過來的學生而言，理解這些概念并非易事。筆者選擇理想試驗的方式來形象化該概念，具體來講，就是將地層簡化為彈簧-質點系統。該系統在重力作用下平衡后，彈簧發生壓縮變形，系統內存在“原巖應力”，此時“開挖”去除一部分質點，必然帶來“應力重分布”和“開挖擾動”。
（三）深入工程現場，提升工程能力
為達到“行業企業深度參與培養過程，強化培養工程能力”的培養目標，學校土木工程專業礦山建設工程方向實行“卓越計劃”培養方案，學生企業實訓學時達到36周，有充足的時間在煤礦現場進行實踐學習。在學院層面與永煤集團車集煤礦、城郊煤礦簽訂了本科生合作培養協議，建立了現場實踐教學基地。
在這種良好的前提下，可在課堂教學（32學時）之外，將部分課堂教學內容與學院在煤礦現場的科研項目有機結合，相互配合，是一種高效集約的授課模式，既可以加深學生對理論知識的認識，又能提高學生的動手能力。如課堂內的“巖體聲波速度測試”與現場巷道松動圈測試，“原巖應力測試”與現場常用的空心包體法測試，“古典地壓理論”與支護結構地壓實測方法等。在教學過程中應該在確保安全的前提下，采用小班精細化教學模式以適應現場的惡劣條件。
聘請富有工程經驗的工程師與授課教師進行交流合作。選擇科學的授課方法、制定合理的授課內容是一種有效的培養方式，既可以使學生盡快適應企業要求，又能對青年教師起到幫助作用。比如：參觀軟巖大變形實例，加深學生對巖石流變的認識；觀摩支護施工流程，掌握新奧法施工的原則；通過“沿空留/掘巷”“應力轉移維護巷道”等工程措施的學習，深刻理解開挖引起原巖應力重分布機理在現場的應用。
四、結語
工程教育必須“回歸工程”， 在“卓越計劃”下的巖石力學課程教學改革，要以培養學生的工程實踐能力和創新能力為目標，注重行業背景，優化教學內容，豐富教學手段，重視基礎概念與機理，深入工程現場，加強實踐環節，激發學生興趣，切實提高教學質量，培養行業需要的優秀工程人才。
摘要：巖石力學既是基礎學科，又是技術學科，是巖土工程、采礦工程和石油工程等本科和研究生專業的重要基礎課程。本文著重以石油工程研究生專業為背景，從課程特點出發，探究建設全英文巖石力學課程的必要性及可行性，促進全英文教學在高校教育改革中的推進，發揮全英文教學在提升研究生素質中的作用，為培養巖石力學研究人才提供有效思路。
關鍵詞：巖石力學；全英文教學；課程建設；必要性
巖石力學作為理論性和應用性很強的學科，在國民生產和生活中具有十分廣泛的應用。巖石力學是運用力學原理和方法來研究巖體的力學以及力學相關現象的一門新興科學，也就是研究巖體在各種力場作用下變形與破壞規律的理論及其實際應用的科學[1]。目前，我國絕大多數高校的研究生基礎課程以普通話作為教學語言，港澳臺地區主要使用英語教學或加大英語授課范圍。隨著高校自身國際化建設及來華留學生的增加，研究生在從事各種學術活動中，英語是必須掌握的國際通用的科技語言。采用英語傳遞信息已成為全球文化與科學的主要形式[2，3]。全英文教學，即在課堂上使用英文進行學科的講授，它已經成為實施全英文教育的重要手段之一。全英文教學也是高等教育國際化的重要指標之一[4]。通過調研分析國內外高校特別是石油類高校研究生教學過程存在的問題，我們對巖石力學建設全英文課程的必要性進行了探討。
一、目前研究生巖石力學課程的問題
（一）教學模式相對單一
由于巖石力學的理論性比較強，學生理解和應用知識的難度大，影響了學習的自覺和主動性，只通過單純講授式的方式已不能滿足研究型創新人才培養的需求[5-8]。同時巖石力學的理論推導的要求比較高，并和實際工程結合比較緊密，因此僅靠傳統的教學講授方式，不能提高研究生獨立自主學習的能力。傳統的教學模式過于強調書本知識，不能很好地進行理論與實踐相結合，學生的實際運用能力相對較差，學習的興趣和積極性不高，對教師教授的知識不敢表達自己的看法和意見，批判性能力不高。
（二）教材內容相對落后
隨著國內外科技發展和工程投入，包括高鐵建設、非常規油氣開發、核廢料深部處置、可再生能源開采利用等領域，使得巖石力學的理論研究、室內外試驗、現場檢測和經驗積累方面取得了突出的成就[9]。但是，目前巖石力學的研究生教材內容存在落后實際發展的現象，存在理論和現實脫節的情況，教材內容不能很好地反映當今世界先進的技術和經驗，使學生們不能接觸到先進的科學技術和理念，引用歐美全英文教材或譯著類教材已迫在眉睫。
（三）教學對象更加多元
隨著高校國際化建設和留學人員數量不斷上升，以中國石油大學（北京）為例，一般研究生教學班由本土學生和來自亞、非、歐及拉美洲的留學生混合組成。由于學生的教育背景特別是語言基礎會影響到接受能力，以普通話或雙語方式的課程教學，已不能滿足現有情況的需求[10，11]。
（四）教學語言需求更多
隨著國內科技的迅速發展以及本土研究生英文基礎的逐步提升，研究生有較好的英文寫作和閱讀能力，而亟需提升口語和聽力的能力。不少研究生在就讀期間還要進行國外訪問交流等活動，更加需要直接運用英文進行學習和交流。
（五）教師隊伍缺乏多元
面對高校生源國際化程度的提高的狀況，教師隊伍的國際化程度還有待提高，國際學生的文化背景及思維習慣等與本土教師有較大異同。邀請國外巖石力學相關領域專家前來講學或講座，也成為提升本土研究生及來華留學生專業水平的迫切需求。
二、采用全英文進行巖石力學課程教學的必要性
（一）采用翻轉式課堂教學手段，提升研究生課題研討能力
在巖石力學研究生課程教學改革方案中，要以學術型人才為目標，對于小班教學規模并且具有本科巖石力學基礎的研究生，通過涉及巖石力學的外文資料包括課件、原版書籍或文獻等，提出巖石力學的關鍵概念和問題，鼓勵學生結合自身專業側重方向及工程課題給予自學并研討，并在課堂上用全英文給予探討和講述。
（二）采用全英文教學語言，提升研究生國際化學術能力
在巖石力學課程教學改革方案中，要以國際化學術人才培養為目標，在教授專業知識同時，普及巖石力學專業英語詞匯。選取教材可以采用外文原版教材或添加外文輔助教材，以及譯著教材作為參考，以此跟進國內外巖石力學的發展。在教學過程中，突出專業詞匯的解釋并提供給學生外文資料包括文獻進行自學參考。
（三）采用全英文教學材料，提升研究生英文閱讀和表達能力
首先，全英文教學的實施可以為研究生打下巖石力學專業英語詞匯的基礎，打下科技英語寫作的基礎。國際化學術交流是研究生學術活動的重要組成部分，包括查閱國際期刊、出席國際會議、主講國際會議口頭報告或海報、留學交流訪問以及接待外國專家等。通過課程講授發現，大學英語及研究生英語課程，主要不涉及專業英文及科技類專業英文寫作，因此對于研究生的專業培養而進行的全英文專業課程教學是充滿必要性的。其次，全英文教學中也可實施中英文專業詞匯對照，幫助研究生對專業內容的理解認知。專業詞匯的定義和表述習慣按照英文更加準確，可以使學生避免直譯成中文后誤解問題的出現，而對英文詞匯構成方式的理解可以使學生對英文類似生詞加強理解。
（四）采用全英文教學手段，提升來華留學生的學習效率
隨著國內研究生教育國際化影響的提升，來華留學生從事專業學習的數量逐年增加。以我校石油工程專業為例，來華留學生具有較好的英文基礎，但中文基礎薄弱，通過全英文教學手段使得來華留學的研究生，迅速進入巖石力學課程學習狀態，并展開專業學習和研究。
（五）采用全英文教學方式，方便外國專家直接受邀講課
隨著國內高校國際化水平的迅速提升，直接邀請國外專家講學的做法日臻成熟。以我校石油工程專業為例，邀請美國和歐洲相關石油工程領域的外國專家定期來訪，給研究生國際班學生授課，并開展相關研究。
三、采用全英文進行巖石力學教學的可行性
（一）高校教師的英文水平可以勝任全英文教學要求
目前高校教師尤其是青年教師中，具有海外學習經歷者占很大的比例，其需要通過英文發表學術成果。因此，這些教師的專業英語能力是全英文教學的重要保證。
（二）巖石力學的教學資源
例如石油工程巖石力學方向有很多國外經典的原版教材或專著，這些教材不僅包含了理論、概念或原理講述的基礎教材，也有反映國際前沿的專著或文獻。
（三）高校的國際交流可以為全英文教學提供支持
目前，高校開展邀請國際知名學者前來訪問講學的質量和數量逐年提升，邀請國際巖石力學方向的知名學者為研究生開展學術報告是全英文課程教學改革內容的亮點和點睛之筆。
（四）高校的本土研究生具有較強的英文閱讀和寫作能力
目前，高校本土研究生一般都具有六級英語水平，其中相當一部分通過雅思、托福或者GRE等國外高級別英文語言水平考試，完全具有直接接受全英文專業教學的能力。
（五）高校的來華留學生具有較強的英文表達和閱讀能力
目前，高校來華學習專業的留學生逐年遞增，以中國石油大學（北京）石油工程專業為例，來自中亞、南美和非洲的研究生具有較好的專業基礎，英文表達和閱讀能力強，為開展全英文教學創造了有利條件。
總之，以強調理論與實際結合、國際化學術能力和全英文學習及研討能力為課程建設的主要目標，需要進一步提升教師全英文教學水平，加強全英文教材建設，完善課程內容和教學方法，最終讓研究生在自主學習的理念下掌握課程內容并提高英文水平。通過課程學習，為進一步擴大專業領域國際合作交流，跟蹤國外專業領域研究動態和成果奠定堅實的基礎。
摘要：為提高巖石力學課程教學效果和工程碩士培養質量，文章對該課程教學進行了改革探索。主要內容包括：教學方法的改革（重視啟發式教學、嘗試討論式教學）、開設自主性實驗和布置綜合性作業等。通過改革，該課程教學質量明顯提高，學生滿意度大幅提升。
關鍵詞：巖石力學；教學改革；啟發式教學；討論式教學；自主性實驗；綜合性作業
巖石力學是石油與天然氣工程領域工程碩士的一門專業學位課。課程的任務是：講授巖石的物理力學性質、巖石的強度理論、巖石的流變理論、地應力及其測量、巖石中流體壓力和流動，通過學習使學生能夠運用上述理論知識，解決石油工程中遇到的巖力學問題。如測井解釋與巖石力學、井壁穩定、水力壓裂、油氣井生產出砂等[1-2]。
與學術碩士生相比，工程碩士生入學時理論知識水平較低，基礎知識較薄弱，力學功底較差。根據國務院學位委員會制定的工程碩士專業學位設置方案，工程碩士應側重于工程應用能力和解決實際問題能力的培養。
針對工程碩士生的特點，結合巖石力學課程任務，重慶科技學院巖石力學課程教學團隊堅持不懈地開展課程教學改革，以提高教學效果和人才培養質量。
一、 教學方法的改革
教學方法主要是指在課堂教學過程中，教師向學生傳授知識的技巧和手段?？茖W的教學方法可以提高學生的學習興趣，調動學生的學習積極性和主動性，同時還能強化知識記憶，提高學習效率，起到事半功倍的效果。課程教學團隊在課堂教學活動中一直重視講課的技巧，不斷嘗試新的教學手段。
（一）重視啟發式教學
啟發式教學通常根據教學目的、內容、學生的知識水平和知識規律，采用啟發誘導傳授知識，使學生積極主動地學習，它對學生學習能力的培養和智力水平的提高很有幫助[3-4]。工程碩士生力學功底較差，理解能力不強，為更好地完成課程教學，需在講課中善于運用啟發式教學。
啟發式教學通過提問，激發學生的求知欲望，通過合理的安排教學內容，引導學生深入學習和思考，增強學習興趣，變被動學習為主動學習[5]。以下結合教學團隊的教學經驗，通過展現五個知識點的講解思路，闡述啟發式教學在巖石力學課程教學中的運用。
Mohr-Coulomb強度準度是巖石力學課程的一個重要知識點。在開始講解時，先提問學生：一個截面的抗剪強度與作用于該面上的正應力是否有關系？有的學生說沒有，有的說有；接著教師指出，不同材料抗剪特性不同，有的抗剪強度與正應力沒有關系，如鋼材；有的則有關系，如巖石。那具體存在什么樣的關系呢？隨著正應力的增大（受壓為正），抗剪強度也增大，準確說兩者是一個曲線關系，即滿足Mohr準則，但工程中為簡單起見，假定兩者為線性關系，即Coulomb準則。
在講解Griffith準則時，先聯系前面提到的巖石抗拉抗壓強度比值，抗拉強度約為抗壓強度的1/10，這是為什么呢？原因在于巖石非均質體，教材第一章節提到過巖石內分布有無數微小裂隙，當巖石受壓時，裂隙閉合，當巖石受拉時，裂隙端點產生應力集中，縫端破裂，裂縫擴展。Griffith根據縫端擴展思路，得到Griffith強度準則，最終得到巖石的抗拉強度約為抗壓強度的1/8，這與巖石實驗結果比較接近。
在講解巖石蠕變時，先提問學生，一個油氣生產井鉆到設計深度后是否需要及時固井？結合實際的生產經驗，學生們都能回答是；這是為什么呢？如果不及時固井會出現什么情況呢？有些學生回答井孔會發生變形，甚至破壞，這樣就引出了巖石蠕變的概念：荷載恒定作用下，變形隨時間增大的性質。鉆井剛開始發生的是彈性變形，變形較小，但如果不及時固井，井壁巖石會發生蠕變，隨時間增大，蠕變越大，最終可能會導致井壁坍塌。
在講解聲發射法測巖石地應力時，先提問學生：在巖石受壓實驗中，當巖石宏觀破壞時是不是聽到了一聲脆響？學生們都能回答聽到了，那在宏觀破壞之前巖石內部會不會發出聲音？答案是肯定的。教師可告訴學生在宏觀破壞之前，巖石內部會出現微觀破裂，會向外發射聲波，只是由于人耳接收聲音的頻率和強度有限，無法聽到，但可以借助儀器收集到。根據Kaiser的研究，當施加荷載大于巖石先前受到的最大荷載時，發射聲波陡然劇烈，因此可以據此確定出巖石在地底受到的地應力大小。
在講解巖石中的固結問題和有效應力概念時，給出一張圖片，圖片中是一個裝滿水的圓筒，筒頂面被一個帶小孔的活塞封住，用一根彈簧將活塞下表面支撐在圓筒底面，當活塞上表面突然施加一個豎向力時，提問學生：在施加力的一瞬間，彈簧有沒有受力？有的學生沒有反應過來，說有受力。這時告訴學生，在施加力的一瞬間，圓筒內的水根本來不及排走，筒內水的體積不變，彈簧變形為零，因此沒有受力，豎向力全部由筒內水承擔。圖片中的彈簧相當于巖石骨架，而筒內水相當于巖石中的孔隙水。參照圖片，在巖石受到外界壓力的初始階段，孔隙水來不及排出，孔隙水壓等于外界壓力，隨著孔隙水的逐漸排出，孔隙水壓下降，外界壓力才部分轉由巖石骨架承擔，這部分壓力才是引起巖石骨架受力變形的真正有效力，稱為巖石的有效應力，而隨著有效應力的增大，巖石骨架發生沉降變形，即為巖石的固結問題。如此把一個非常專業的問題通過一個形象的圖片向學生講解清楚。
（二）嘗試討論式教學
討論式教學法是現代教學改革中比較受推崇的一種教學方法，是指教師在分析教學目標的基礎上，精心設計某一問題，并指導學生在討論中各自發表意見，以尋求問題的答案，從而使學生的能力得到鍛煉的一種教學方法。討論式教學把課堂上單純的教師講、學生聽調整為學生講、學生聽、教師點評，對學生來說是一種更積極的學習方式[6]。
從學生的角度看：討論式教學法一是可以培養學的表達能力、批判能力、自學能力、合作能力和自我認知能力；二是可以使學生改變保守的學習心態， 體會到分享的快樂；三是可以培養學生的團體意識和合作精神，并促進學生之間的友誼；四是可以加深學生對知識的理解，并能很好地應用所學的知識。從教師的角度看：討論式教學法一是有利于改善師生之間的關系，使師生關系更融洽，讓教師真正成為學生的良師益友；二是有利于教師角色的轉變；三是有利于改善課堂氣氛，使學生的思維充分活躍起來，從而更好地實現
教學目標[7]。
討論式教學在國外被普遍采用，國內由于高校擴招，本科生課堂教學人數太多，無法組織每位學生開展討論，但對研究生教學來說，由于人數少，可以積極嘗試討論式教學法。
在巖石力學課程教學過程中，任課教師在上一節課結束時向學生公布下節課的討論議題，要求學生預習相關知識內容，寫好發言提綱，做好討論準備；課堂討論由教師組織，但以學生討論為中心，教師僅作適當的引導；討論完后教師再作點評。
針對工程碩士生的特點，討論議題難度要適當，要保證學生都有參與討論的機會。在巖石力學課程教學過程中，可選取作為課堂討論的議題有：巖石的物理力學性質、巖石的蠕變機理和模型、水壓致裂法測地應力、油田地應力的預測模型、利用測井資料解釋巖石力學參數等。教師根據課程教學進展情況，選取3-4個議題，每個議題的討論時間控制在30分鐘以內，學生討論的積極性和討論水平作為課程評分考核的指標之一（占10%）。
在兩個年級的教學活動中，通過開展討論式教學，學生對知識點的掌握更加深入，同時也提高了學生的學習興趣和語言表達能力。
二、 開設自主性實驗
自主性實驗是在學生掌握了一定的實驗技能后，讓其獨立設計并完成一個只給出題目的實驗。該實驗能把動腦和動手有機地結合起來，充分培養學生獨立分析問題、解決問題的能力，培養他們的創新意識和創新能力[8-9]。
自主性實驗與傳統的實驗方法有很大的不同。在傳統的實驗過程中，教師為學生提供了詳細的實驗講義，學生只要按照教師的要求正確操作即可，整個實驗過程中學生只是一個被動的接受者，這種方法培養出的學生只是在實驗的基本技能上得到了訓練，很難談得上具有創新能力和創新思維，這也使得學生的學習勁頭不高，參與實驗的興趣不大。而自主性實驗的開設，彌補了這種教學方式的不足，它將主動權交給了學生，讓學生成為實驗的主體，自主性實驗沒有詳細的實驗講義，學生要從查閱有關的資料開始，到確定實驗步驟―制定實驗方案―完成實驗―對實驗數據整理分析―得出結論―提交實驗報告，這種創造性的工作，為學生提供了一個自由想象和大膽創造的空間，能極大地激發學生的創新欲望。
目前重慶科技學院工程碩士巖石力學課程包含5個共10學時的實驗，全部是自主性實驗，實驗項目有巖石單軸抗壓實驗、巖石抗拉實驗、巖石三軸抗壓實驗、巖石蠕變實驗、聲發射測試地應力實驗等。每次實驗都提前一個星期布置給學生，要求他們自己查閱資料，制定并提交實驗方案，交實驗室指導教師審查。實驗過程也完全是學生自己主導，指導教師只負責儀器安全操作的監督。學生完成實驗后，提交實驗報告，由實驗室指導教師批閱。實驗成績占課程評分考核的20%。
通過開設自主性實驗，提高了學生的動手能力和獨立分析問題、解決問題的能力，培養了學生的創新意識。
三、布置綜合性作業
綜合性作業是指需要綜合運用到不同課程的知識或同一課程的多個知識點的作業。布置綜合性作業可以促使學生將多個知識點融會貫通，訓練學生綜合運用知識解決實際問題的能力。
在巖石力學課程教學過程中，教學團隊目前設計了兩道綜合性作業。作業1：根據某蠕變實驗曲線確定巖石的蠕變模型參數。該作業既要用到數據擬合的知識，又要用到巖石蠕變模型的知識。數據擬合時要求采用兩種以上的方法，一種是手算，一種是借助于Excel 或其它數據擬合程序。作業2：Matlab編程采用滑動加權最小二乘法擬合地應力。該作業要用到Matlab編程知識、滑動加權最小二乘法知識和地應力場的知識。兩次綜合性作業成績共占課程評分考核的10%。更多的綜合性作業題目將在后期教學中設計。
四、結語
通過教學方法的改革、開設自主性實驗和布置綜合性作業，巖石力學課程教學質量得到明顯提高，教學滿意度調查顯示，學生對該課程的教學滿意度由改革前的76%提升到92%以上。教學改革沒有終點，教學質量的提高只有進行時，巖石力學課程教學團隊將堅持改革進取，秉承全心全意為學生的教學宗旨，不斷提高應用型高層次人才的培養質量。
摘 要：針對巖石力學課程概念理論多，計算量大，習題偏難，學生學習的參考書有限的情況，本文提出了作業題講解訓練和對考試題命題方式進行改革的研究。加強基礎知識訓練，不搞偏難題目，幫助學生樹立學習信心，促進學生構建專業學科知識體系;將題目涉及的公式和基本概念的來龍去脈，借助圖解法都一一展現，多數學生能夠較快地理解公式和基本原理，教學效果良好。日常訓練和命題考試時引入考研試題，既降低了考試壓力，又激發了學生斗志，多數學生接受了挑戰，提高做題的興奮點，答題的正確率明顯提升。通過習題和考試題訓練，巖石力學教學效果和學生對知識的理解有了普遍提高。
關鍵詞：作業題;考試題;考研真題;命題
巖石力學課程包涵的內容多，公式多，并且計算量偏大，知識瑣碎，如何學好這門課是許多學生要面對的一大難題。特別是在大一大二階段學習過理論力學、材料力學的課程后，許多學生對力學有關的課程感到害怕，在心理上已經默認巖石力學又是一門難以跨越的課程，學習的信心隨即垮掉。面對這一情況，通過近幾年的教學實踐，我校著手進行了一系列的嘗試和改革，總結了一些經驗。
眾所周知，巖石力學包涵眾多知識點，有基礎概念、基本理論，還有較為抽象難以理解的知識點，如巖石的蠕變理論、巖石的強度理論、地下空間圍巖應力場計算等內容，著實難倒了一批學生。教學過程中遇到以上知識點，教學速度、學生聽課效率明顯下降。為改變這一狀況，我們采用習題訓練和考試命題方式改革方法，來增強學生的學習信心，收到了良好的效果。
一、改變講題思路，重在落實基本概念和理論
講解完教程上的習題后，教師應再給學生布置部分類似習題進行訓練。多數學生能夠通過模仿把題目做出來，但是其中部分學生因為沒有理解基本概念和公式，思維靈活性較差，照辦照抄例題的思路去解題，結果可想而知。遇到這一情況，教師應改變過去的講題方式，比如在講解有關庫倫-莫爾強度理論的習題時，許多學生可以靠死記硬背記住此公式，但無法說出具體的道理，也就是沒有深入理解，面對這種情況，教師采用深入淺出的辦法將涉及此公式的概念和公式一一列舉，又進行公式的推導和巖石力學實驗現象的講解。
借助圖形記憶法，將微元體力學平衡模型和應力莫爾圓圖形進行再次展現，然后逐步推導，通過梳理整個過程，多數學生掌握推導過程，因此許多學生就很快能夠理解公式（2），并且能夠靈活多樣地運用到此類題目的求解中。通過分析學生期末考試的結果發現，這類題目答題效果非常不錯。
二、在習題中，摻雜部分重點大學的考研真題，增強學生學習信心
許多重點大學每年巖石力學的考研真題是一個豐富的寶藏，通過挖掘和分析發現，許多題目可以用于日常教學，讓學生練習，通過訓練，許多學生因為做出部分題目或一個題目的大部分內容，逐漸增強了學習的信心。女同學表現得尤為突出，工科的許多女生普遍感覺力學難學，但她們在背誦基本概念上較占優勢，我們在編排題目時，盡量多安排一些概念題和問答題，這樣多數女生都能夠回答正確，逐漸對巖石力學有了信心，同時也提醒學生，課程知識點是非常深奧的，但只要抓住了多數基礎知識，完全能夠學會這門課程。
三、在考試中，注重考察基礎知識，不追求難題偏題怪題;利用心理暗示作用，激發學生挑戰考研真題激情，樹立信心
基礎知識，特別是基本概念、公式和原理是構成一個學科的基本元素。注重對基礎知識的考察，可以促進學生理解概念，幫助學生構建自己的專業知識體系，所以一般考試中的基礎知識分值占總分的60%-70%左右。
對于重難點，許多學生反映聽不懂，我們采用卸壓方式，就是把往年重點大學的部分考研真題展現給學生，暗示學生這是考研真題，難度并不大，你們看后也可以做出來，從而讓多數學生逐漸樹立起信心。在此基礎上，逐漸讓學生認識，學習內容雖難，但是考試題目還都是基礎知識，但難度大的題目占的分值較少，許多學生認為自己能夠做出來最難的考研題目，對于一般的題目會更有信心。其次，暗示學生，考試的題目有可能超過考研的難度，不僅是題量上，還有難度上，暗示的目的是給學生適當的學習壓力，另外的主要目的讓學生通過考試，明白考研題目的難度比期末考試的小，對于一些學生來說考研更不在話下，這樣更加激發了學生學習巖石力學的信心。通過實踐教學發現，有許多學生在研究生考試中的巖石力學考試中分數考得非常高。這無疑推動了在習題和考試命題上的教學改革進一步深入。
三、結論
通過作業題訓練和考試題命題改革，有效促進了巖石力學課程教學效果，提高了學生的學習興趣。
通過有針對性的課后習題和課堂習題的訓練，學生的學習目的性增強。通過訓練，許多學生克服了在聽講理論時開小差、做題時不精力集中的毛病。
在課堂上訓練習題時，教師可直接引用一些歷年重點高校的考研真題，暗示學生這是某某高校考研真題，這樣極大地調動了多數學生的積極性，使他們能夠快速進入狀態，有的學生認為做出這些考研真題，就能夠考上研究生，或者達到研究生的水平，因此格外認真。在部分考試題下面插入題目來源說明，告訴學生這是某高校哪一年的考研題，考后多數學生反映這些題目做得好。
沿襲“題海戰術”的傳統教學方式，針對難點，將題目涉及的公式的來龍去脈和推導過程都一一展現，借助圖解法幫助學生理解和記憶，多數學生聽講之后都能夠很好的地理解公式，摒棄了過去靠死記硬背的學習方法，收到了良好的教學效果。
摘 要：巖石力學是采礦工程專業的主要專業基礎課，存在實踐性強和理解難度大等特點。將數值模擬技術與多媒體及其他先進的手段結合，應用在巖石力學的課堂教學中，可以激發學生的學習興趣、加深學生對課程教學內容的理解、擴大學生的專業知識面、促進學生學習方式的轉變。從而提高了巖石力學課堂的教學質量。
關鍵詞：數值模擬技術 巖石力學 課堂教學
一、引言
巖石力學作為采礦工程專業的主要專業基礎課，橫跨工程力學、地質學、數學等學科，是一門應用性較強的學科。課程設置的主要目的是解決在礦山開采過程中所遇到的種種巖石力學問題。在巖石力學教學中，巖石在各種載荷（單軸壓縮、單軸拉伸、三軸壓縮以及剪切等）作用下的力學性質是一個復雜而重要的基本教學內容，通過對該內容的學習，既要求學生掌握巖石力學的基礎理論知識，又要求培養學生良好的分析解決問題的能力。由于該課程的課堂教學與實驗教學不可能同步開展，因而學生對巖石的各種力學性質缺乏直觀認識，造成了理解上的難度，影響了教學效果。因此，有必要采取先進的教學方法與手段來提高課堂教學效果。作為已在工程實踐中得到廣泛認可的技術手段，數值模擬技術可作為一種有效的教學輔助工具。
二、數值模擬技術的特點
數值模擬主要是指通過數值計算方法再現已知的力學現象，強調運用數值模擬的結果對實際試驗中觀測到現象的解釋。巖石力學課堂教學中所教授的巖石力學性質正是對已有研究結論的陳述與表達，學生恰恰缺乏對已知力學現象的直觀認識，而數值模擬技術能夠彌補這方面的不足，數值模擬方法有很多，為此開發出的軟件同樣很多，本論文采用國際通用的采礦工程專業分析軟件―FLAC3D，其具有如下特點：
（一）建模的豐富性
網格建模是數值分析軟件計算的前提，類似于工程實際中選定研究對象或實驗室實驗前的試件加工。FLAC3D內置功能強大的網格生成器，有13種基本形狀網格，可以快速生成各種復雜的三維網格，這為特定的采礦工程問題的建模提供了便利。
（二）計算的專一性
FLAC3D專為工程力學分析而開發，其內置有12種力學本構模型，能夠適應各種力學分析。并且FLAC3D有靜力、動力、蠕變、滲流和溫度5種計算模式，各模式間可以相互耦合，可以模擬各種復雜的工程力學行為。
（三）表達形式的多樣性
FLAC3D具有強大的繪圖功能，能夠實現各種圖形和表格的繪制。通過在瞬態計算或動態計算進行量化監控，從而獲得計算過程中的節點、單元的參數，并借助函數關系曲線直觀地分析系統的平衡與破壞狀態。
（四）操作的互動開放性
FLAC3D幾乎是一個全開放的系統，通過其獨特的人機交互模式，使用者幾乎參與了從建模、參數調試到計算結果輸出等的全部過程，因而深刻理解分析的實現過程。如使用者可以在數值實驗中進行伺服控制，可以指定邊界條件，等等。這與巖石力學實驗的過程是相同的，并且可以獲得更加豐富的實驗數據。
三、教學案例分析
在進行數值模擬技術輔助教學前，應該做好如下準備工作：①明確本次教學目的。教學前需要預先將相關內容先講授給學生，包括試件的準備、加載條件、數據的獲得手段以及數據的分析方法等等。在講授的過程中給學生留一些問題，讓學生帶著問題來聽課，這樣會比學生茫然地聽課效果要好；②簡要介紹數值模擬技術。這里不是教學重點，可以一帶而過；③教學過程中觀察的重點。這里需要留一個小作業，要求學生描述數值模擬過程中的各種變化，實際上這可看作是對數值模擬技術輔助教學的后評估，檢驗教學效果。
巖石力學教學中，巖石在單軸壓縮時的變形特征是課程中關于巖石力學性質的第一個內容。這對于學生來說理解較困難，在教學中也是一個難點。下面以巖石在單軸壓縮的數值實驗為例來說明數值模擬技術在巖石力學課堂教學中的應用。
首先，建立試件模型。圖1為在FLAC3D中所建立的試件模型，模型按照教科書的要求標準建模（長度與直徑比為2），該模型已被網格化；其次，設定試件的應力邊界條件。這里結合講解巖石在不同荷載條件下的力學特征，加深學生對巖石的力學性質影響因素的認識。具體到本次教學，在試件的垂直方向分級施加載荷，采用國際巖石力學學會建議的加載速率0.5MPa/s；最后，進行數據分析。在數值實驗過程中采取軸向應力與應變，實驗結束后獲得的應力―應變曲線見圖2。經比較分析，可以發現，該曲線與巖石在實驗室加載所獲得的曲線相比，兩者無論是曲線的發展過程還是曲線的形態特征都極其地相似，并且這一發展過程能夠以動態的形式呈現在學生面前。
四、教學效果
通過在我校采礦工程2012屆、2013屆這兩屆學生的教學實踐，教學效果如下：①激發了學生的學習興趣。學生課余時間提問題的積極性明顯上升，改變了學生對力學類課程除了計算還是計算的消極印象；②加深了學生對課程教學內容的理解；③擴大了學生的專業知識面。數值模擬技術在課堂的應用拓寬了學生的思路，激發了學生學習數值模擬技術的興趣，為學生打開了一扇知識大門；④促進了學生學習方式的轉變。學生通過這一教學形式，認識到問題解決方式的多樣性，提高了解決問題的能力，能夠引導和推動學生積極地投身到應用研究型的巖石力學學習。
五、結語
數值模擬技術結合多媒體及其他先進的手段應用在巖石力學課堂教學中，可以在學生缺乏直觀認識的情況下，激發學生學習的興趣，對于加深學生對巖石力學課程相關知識點的理解、推動巖石力學課程的教學將起到重要的作用。但是，數值模擬技術只能是起到輔助教學的作用，它僅僅是展示已知力學現象的作用，并不能完全替代實驗教學。因此，學生動手做力學實驗還是必須的，只有這樣相互對照、驗證，才能夠加深學生對所學知識的認識，提高教學效果。
【摘 要】針對工科院校巖石力學實踐教學環節實行困難的問題，本文提出了結合工程實踐的數值實驗方法。通過分析數值實驗方法以及工程實例案例教學方法的優點，得到了將數值實驗與工程實踐相結合的必要性。通過實例分析，充分說明了與工程實踐相結合的數值實驗方法的優越性，對工科院校巖石力學的教學具有一定的指導意義。
【關鍵詞】巖石力學；數值實驗；工程實踐
《巖石力學》或《巖土力學》一門基礎課，其目標是培養學生認識及解決現實生活中的工程問題，具有實踐意義鮮明的特點。因此歷來巖石力學課堂都十分重視實踐教學環節。但由于工程實踐的復雜性，室內物理模擬實驗很難滿足實際教學的需要。對此很多學者進行了深入研究[1-3]。唐海[4]等提出：巖體力學教學中需要重視研究型教學。王亮清[5]探討了如何在教學中引入案例；實踐教學方面，巖石力學是一門應用學科，因此實踐及實驗教學環節非常重要。然而，由于巖石力學應用所涉及的室內實驗一般都是高溫高壓狀態，學生動手實驗危險程度高，因此，巖石力學實體實驗在教學中應用受到很大限制。進入21世紀后，計算機發展迅速，數值仿真技術也應聲而起，這給巖石力學的教學帶來很大方便。利用計算機模擬，根據理論進行工程實例數值分析[6]，甚至對巖體進行數字模擬仿真[8]。利用數值模擬結果，結合多媒體技術動畫演示實踐分析結果，豐富課堂色彩及效果[7-10]。
本文以石油工程中的壓裂模擬為例，詳細闡述數值實驗與實踐結合在巖石力學教學中的應用效果及特點。
1 案例教學的優點
巖石力學作為高校的一門必修課，常與土木，水利、采礦、石油等專業現場有緊密聯系。在本科階段，本質上講是要學生理解巖石力學基礎理論，但更重要的，是要求學生能夠聯系生產實踐，能夠將理論應用于實踐，解決實踐問題。要達到這一目標，一個重要環節就是工程案例教學。通過對工程案例的分析，提高學生動手及設計能力。但若進行現場實驗教學，其實習場所、課時分配以及硬件條件等問題都會產生制約。而且對于一些稍微復雜一點的工程案例，實驗室內進行物理模型實驗很難達到要求，且存在高溫高壓因素，風險程度高，因此需要尋找先進的教學方法與手段來提高工程案例教學的效果。
2 數值模擬方法的優點
（1）成本低。適當的數值模擬試驗，不必準備硬性模擬器材和材料，大大節約成本。（2）教學重點、難點講解更透徹?？梢詫⒛M分析過程中的理論單獨提煉，達到理論和分析效果交相呼應的目的。通過形象的圖形演示，使學生理解透徹，并且認識深刻，不易忘記。（3）擴大學生專業知識面，激發學生學習熱情與創造力。通過數值模擬實驗的實施，學生對數學方法，如有限元方法、數值分析方法等會產生一定興趣，從而促進了其他學科的教學。（4）安全性好。數值實驗不必讓學生親身接觸高溫高壓條件，保障了學生的生命財產安全。（5）可重復性高。巖石力學作為一門實踐性學科，由于其處理目標-巖石的本身結構十分復雜，在實驗過程中常出現一些不可預知的情況，也不能保證兩次實驗結果完全一致，這是巖石本身條件使然，不是理論和儀器的影響結果。數值實驗就不存在這個問題了，大大方便了教學。
3 水力壓裂模擬與工程案例分析
在石油工程領域，由于疏松砂巖結構特點的影響，其對外載應力變化十分敏感；當疏松砂巖儲層骨架所承受的地應力發生變化時，其儲層物性參數將會隨之發生變化。脫砂壓裂過程中，諸多因素影響壓裂井壓后產能。但室內物理模擬很難對這一狀態進行模擬，且無法進行單因素規律分析。為此，本文介紹利用數值模擬方法對壓裂動態造縫進行模擬，定量研究動態造縫影響下的壓后儲層物性參數分布規律及壓后滲流速度分布規律。
數值實驗中，有限元建模過程中采用了以下兩點假設：（1）采用平面應變模型；（2）裂縫為對稱雙翼縫。因此，模型具有對稱性，可采用1/4結構建模。其中儲層部分物性參數取自勝利油田孤島某疏松砂巖油藏。
數值實驗的一大優點是可以充分進行壓后儲層物性參數分布規律研究。影響壓后儲層物性參數分布規律的因素較多，其中既有動態造縫本身的因素，如壓裂造縫幾何形態、造縫長度、造縫寬度等，也有儲層本身的因素，如儲層應力敏感性等，壓后儲層物性參數分布受以上各因素綜合影響。關于裂縫形態的影響，如圖1，降低井底壓力生產也同樣會使疏松砂巖外載增加，即生產過程本身的流固耦合作用也會引起儲層滲透率降低，在降壓生產單獨作用下，裂縫周邊滲透率最低降到了0.83μm2，相對于原場滲透率降低了16.8%。越靠近裂縫壁面及裂縫尖端處，滲透率受到的影響越劇烈。
壓后孔隙度分布規律研究如圖2。模擬過程中孔隙度及滲透率等參數均取為有效應力函數，故模擬壓后儲層孔隙度分布規律與滲透率分布規律類似，不再詳述。另外，由于滲透率應力敏感程度明顯強于孔隙度應力敏感程度，這也使得造縫影響下的孔隙度變化率明顯低于滲透率變化率。壓后彈性模量分布規律研究如圖3。當僅考慮降壓生產時，儲層彈性模量最大為3.21GPa，相對于原場彈性模量增加了7%。當考慮動態造縫效應時，近井眼及部分裂縫周邊區域彈性模量明顯大于3.21GPa，說明上述區域內動態造縫對彈性模量改變發揮了重要影響。
4 結論與建議
分析可知：室內物理模擬實驗方法相比，數值實驗有其突出的優點：成本低、重復性高、安全性好，后續分析能力強，尤其是工程實踐結合緊密。實踐證明，巖石力學教學中，尤其在工科院校的巖石力學教學中，充分利用數值模擬技術，可大大提高教學效果。對于那些室內實驗不能模擬的復雜工程案例，通過數值模擬方法便可以得到很好的解決，結合多媒體技術，極大提高學生學習興趣，掌握更多知識點，取得較好的教學效果。
摘 要：巖石力學參數是分析解決油層出砂、套管損壞、井壁穩定建立本構方程的重要參數，也是地震解釋、鉆速預測、壓裂造縫、滲透率評價和產能預測、油層壓實與地表下沉等方面的重要基礎依據。隨著巖石力學測試參數在油田勘探開發中的應用越來越廣泛，以及地震勘探技術在油田開發中的應用與發展，巖石力學測試系統作為一種新的研究手段，在科研生產中的作用就顯得更為重要。隨著高負荷的使用，設備不可避免的出現了老化現象，部分元器件性能不穩定，試驗成功率大大下降。
關鍵詞：巖石力學 成功率 設備改造
引言
巖石力學性質分析技術，是利用三軸向巖石力學測試系統強大的測試功能，進行巖石的力學、聲學、滲透性、壓縮性、蠕變等方面的測試研究技術。在實驗室中模擬地下條件，對有代表性的巖石分別研究各種因素對其彈性特征的影響，將大量的實驗結果統計歸納，得到經驗關系式，即可外推到實際地球物理問題中去，為井間地震解釋尋找剩余油分布，提供強有力的理論基礎。
1 因素分析
1.1現存狀況
通過參考國內外巖石力學測試的文獻、同國內外巖石力學測試機構的溝通和常年來的工作經驗，我們總結了正常的巖石力學測試系統應具備的兩條基本標準：
（1）試驗過程穩定。要求設備具有較高的穩定性，不能因為設備的原因導致試驗終止。
（2）試驗精度高，數據輸出穩定。
目前的三軸向巖石力學測試系統在使用過程中試驗成功率下降主要體現在三方面：
（1）設備偶有失控狀況發生，失控時所有試驗數據顯示為“9.999”的錯誤信息，設備進入“限位狀態”。
（2）試驗數據波動較大。試驗過程中會突然性的出現數據大幅度波動，使得應力-應變曲線的某段急劇上升或者下降，導致圖像斜率異常。
（3）試驗精度等級不足：試驗過程中靜止狀態時試驗數據的百分位數字不停跳動，造成誤差范圍較大。
1.2要因分析
通過對控制硬件部分、測試硬件部分、及測試校正部分等三個模塊的診斷，將影響測試成功率的主要因素排查出來。
1.2.1控制硬件部分：控制器總成穩壓電源工作不穩定為要因。
在日常的試驗工作中，設備故障具體表現在軸向控制器、圍壓控制器和孔壓控制器所有數據溢出，顯示為滿量程數據。根據判斷，故障的出現是因為控制器總成穩壓控制電源工作不穩定造成。每個控制器都有一個限位開關，當電源出現波動，電壓超過限位值時，設備就會進入“限位狀態”，即試驗立即中斷。
1.2.2測試硬件部分：徑向應變傳感器線路嚴重老化為要因。
測試硬件部分是設備的優秀部件之一，也是試驗采集電子信號的最上游設備。傳感器外部信號傳輸線長期浸泡在圍壓油中，并時常耐受高溫，因此老化嚴重，個別地方存在接觸不良的現象。調查發現：徑向應變傳感器的信號傳輸線個別地方解除不穩定，影響了試驗數據的采集。其他傳感器及適配器并不存在嚴重隱患。
1.2.3測試校正部分：測試校正部分為要因。
測試校正工作完成的好壞直接決定了試驗誤差的大小。由于設備已經工作了相當長的時間，各組件存在一定的磨損，原本設定的一些校正值在此時未必適應目前設備狀況。但是，在未對設備進行大規模的改造前，設備的校正不會導致試驗數據發生原則性錯誤，理論上只會影響試驗精度。
2 檢修措施
2.1對穩壓電源進行改進
控制柜中控制總成穩壓電源工作不穩定是影響巖石力學測試系統工作穩定性的最主要原因。我們通過反復對比驗證確定了控制總成穩壓電源的故障，并采取了相應改進措施。
當設備出現故障時，軸向控制器、圍壓控制器和孔壓控制器三部分同時出現錯誤數字“9.999”，而三個部件同時出現故障有兩種可能性：1.三個控制器每個都單獨而且同時出現故障；2.控制器總成出現故障，導致三個控制器同時出現“9.999”的錯誤數字。我們分析認為，第一種情況出現的概率可以說是微乎其微，最有可能出現故障的是共同連接這三個控制器的部件――控制器總成。
經過長期的觀察，我們發現盡管絕大多數時間內，穩壓電源能夠輸出相對穩定的直流電源，但是偶爾出現的電壓波動是導致設備出現故障的原因。更換了穩壓電源以后，我們又繼續跟蹤觀察了3天，發現圖像中再未發現非正常波動。在后面的日常工作中，也未見故障再次發生，實驗的成功率得到了極大的保證。
2.2對傳感器進行線路更新
經過觀察，除徑向應變傳感器外，其他所有的傳感器及適配器均沒有發生斷裂或老舊的現象。徑向應變傳感器信號線之所以出現接觸不穩定的情況，是因為在安裝樣品時，信號線反復被彎折，再經過長時間的腐蝕和高溫，導致個別地方老化。為了提高設備的穩定性，需要對徑向應變傳感器進行線路更新。
首先在原先已斷開的斷口兩端之間接一段高質量的新信號線。未避免試驗中的彎折導致二次斷裂，我們接了一段較長的信號線，并將其固定使其不易被外力扯斷。由于線路涉及到防腐蝕耐高溫的問題，所以密封材料的選擇顯得尤其重要。經過反復篩選，我們找到了合適的密封膠套，通過熱風機加熱后用困扎帶將其固定包裹在線路外部，起到絕緣防腐蝕的作用。
以下為此次選擇的外部密封材料產品型號及名稱：H-200E型200℃耐高溫氟橡膠熱縮套管。
性能和用途：用改性氟橡膠制造，具有超強的抗壓、耐高溫、和抗化學品腐蝕等特性。高溫狀態下，仍可提供可靠的抗酸性物質，抗化學性腐蝕保護。最小完全收縮溫度：175℃。特性：在高溫、低溫狀態下均柔軟、不裂。
改造后，經過為期3周的觀察及使用，發現改造后的線路固定的比較牢固，未發生彎折現象。在日常的生產試驗過程中，設備運行穩定，沒有再次出現因為信號線接觸不良導致的設備運行故障。傳感器線路改造順利完成，設備穩定性得到提高。
2.3提高校正系數的精確性
三軸向巖石力學測試系統有著寬泛的測試范圍，它能夠模擬7000多米地層深度的應力狀態，對各種類型的巖石進行力學測試。但在實際測試過程中，我們經常遇到的是1000～2000米甚至是幾百米井深的樣品。因此大范圍量程的各項校正參數對于小范圍的測量顯然是不夠精確的。為此，我們經過認真的分析研究后認為：在系統的硬件精度保持不變的情況下，通過減小量程范圍對系統的各項校正參數重新進行校正，可以大幅度的提高測試精度，滿足科研生產的需要。因此，我們開展了以下四個方面的校正工作：
2.3.1校正軸向應變傳感器
軸向應變傳感出廠時設定的應變范圍為0～10%，電壓范圍為-10V～+10V。也就是當樣品發生5mm的變形量時，電壓值變化20V。我們首先通過改變控制系統適配器中的放大倍數，將應變范圍調整為0～1%，在此基礎上對其進行校正，使得樣品發生0.5mm變形量的時候，電壓值變化20V，因此其測試精度提高了10倍。同時，為了滿足不同應變量的測試需要，還分別進行了2%、3%、4%、5%等一系列應變范圍的系數校正，得出了不同應變范圍下的校正系數。在實際的樣品測試過程中，可根據其變形程度選用最接近其范圍的校正系數來進行測試，從而提高了測試精度。
2.3.2校正徑向應變傳感器
與軸向應變傳感器的校正原理相同，我們對不同徑向應變范圍進行了校正，得出了不同徑向應變范圍下的校正系數，與軸向校正系數配套使用。
2.3.3校正壓力效應系數
三軸向巖石力學測試系統的圍壓（即巖層的水平應力）是通過液壓油來加載的，在加載過程中不僅測試樣品受到了力，樣品周圍的應變傳感器、應力傳感器等測試部件也同樣受到了液壓油的力。在此力的作用下，這些測試部件的測試參數（主要是應力和應變）也將發生變化，從而影響了測試數據的采集。為解決該問題，系統專門設置了用標準塊進行校正的壓力效應試驗，用以消除由于壓力效應引起的系統誤差。該系統的圍壓可達到138MPa，但在實際的測試過程中往往只需要達到10MPa左右或者更小。在長期的實踐中我們得知壓力效應并非是線性的，系統的壓力效應實驗是將某一壓力范圍下測得的數據進行線性回歸后與標準塊進行比較，從而計算出壓力效應系數。對于不同的壓力，其線性回歸的值是不同的，越接近測試壓力所做的壓力效應試驗所測得的壓力效應系數越接近于真實值。因此我們制定了每測一批樣品前都要根據實際加載的圍壓進行一次壓力效應試驗的措施。用該壓力效應系數來完成該批次樣品的測試。通過對比發現測試精度可提高2～8倍。
2.3.4校正端帽效應系數
三軸向巖石力學測試系統的軸向力可達142噸，它是通過液壓缸來實現加載的。對于向樣品傳遞軸向力的端帽來說，它也存在一個變形的問題，同樣也需要校正。為了解決此問題，系統也設置了端帽效應試驗。在實際生產過程中經常使用的軸向力是十幾噸或者更低，基于壓力效應相同的原理，我們也制定了每測一批樣品前，先預測所需加載的最大軸向力，進行一次端帽效應試驗，用該端帽效應系數進行樣品的測試，從而提高了測試精度。
3 總結
針對三軸向巖石力學測試系統高精度、高使用率的特點，需要制定極具針對性的保養及維修制度。出現故障后，針對故障的特點，采取有針對性的排除法則，迅速找到問題所在。這樣不但能保障設備運行精度，同時能夠延長設備的使用壽命。
摘要：“巖石力學”課程是高校本科生土木工程專業的優秀課程，學習該課程對學生今后的發展具有重要意義。針對當前“巖石力學”課程存在考核機制不健全和與工程實踐脫節嚴重的突出問題，提出了“巖石力學”試題庫和工程案例庫的建設思路，并詳細介紹了實現的相關措施。通過試題庫建設，可以改變傳統的教學和考試方式，實現教考分離；基于典型工程案例庫，可以真正實現“巖石力學”課程的理論與實踐相結合。提出的建設思路對于后續基于試題庫和案例庫的“巖石力學”教學改革具有重要參考價值。
關鍵詞：巖石力學；試題庫；工程案例庫；教學質量；教學改革
“巖石力學”在中國礦業大學（以下簡稱“我?！保?012版本科培養方案中被列為土木工程專業的專業主干課程，其研究對象是各類工程巖體，涉及領域廣泛，如邊坡工程、地基工程、道路與橋梁工程、隧道工程、港口工程、水利工程、深部礦山工程等，貫穿于工程建設全過程。該課程內容設置豐富，包括巖石的基本物理力學性質及其實驗方法、巖體的物理力學性質及巖體強度理論、原巖應力及其測量理論和方法，巖石地下工程、邊坡工程和巖石地基工程的設計方法和穩定性分析方法等相關內容。其教學目的在于使學生掌握巖石力學的基本概念、基本原理和基本方法，熟悉巖石力學的基本實驗內容與方法，學會運用巖石力學的基本原理分析巖石工程問題，增強其解決實際巖石工程問題的能力。它的任務是為后續課程如隧道工程、軟巖支護技術、巖土加固技術等專業課程提供巖石力學基本知識，也為從事巖土科學技術的專門研究奠定必要的理論基礎。
為了提高“巖石力學”課程的教學質量，國內許多學者對“巖石力學”課程的教學方法、教學手段和教學模式進行了深入研究，取得了可喜的研究成果。將許多新的教學方法引入“巖石力學”課程教學改革中，如案例教學法、[1]研究型教學法、[2]數值仿真試驗教學法，[3]提出了許多新的教學模式，如模塊式教學模式、[4]創新教學實踐模式。[5]但遺憾的是，目前“巖石力學”課程還沒有完備的試題庫和工程案例庫，這方面的研究在國內還處于空白，這不利于授課質量的提高和教學效果的有效考核，因此，科學、客觀、正確地建立“巖石力學”課程的試題庫和工程案例庫是亟待解決的問題。
一、“巖石力學”課程的重要性及意義
我國是世界上最大的發展中國家，改革開放以來，國民經濟大約以每年8%～10%的速度遞增。隨著國民經濟的持續穩定發展，我國的大規?；A建設越來越為世人所矚目。目前，我國已建或在建的三峽水利樞紐、西氣東輸、南水北調、西電東送、青藏鐵路、越江跨海隧道、深部采礦等工程無不令國際同行驚羨不已，這為我國巖石力學的發展創造了前所未有的良好條件，“巖石力學”與工程在我國已經成為名符其實的朝陽產業。另外，我國巖石工程規模從跨度、長度、高度、深度等方面都有大幅度增加，同時工程地質條件也越趨復雜（高地應力、高地溫、高孔隙水壓或氣壓），技術難度空前，新理論、新方法、新技術層出不窮。
從上面的分析可以看出，隨著我國能源、交通、環保、國防等事業的發展，復雜而巨大的巖石工程日益增多，這為巖石力學服務的相關學科人才的培養提供了前所未有的機遇與挑戰。在工程建設過程中，如果對巖石力學缺乏足夠的研究與認識，將造成巨大工程事故，甚至造成災難性的后果。如最為著名的法國馬爾帕塞（Malpasset）拱壩垮壩（導致 421人死亡，財產損失達 300 億法郎）及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡（摧毀一個小鎮與鄰近幾個村莊，造成約 2500 人死亡）。
中國礦業大學屬于國內外知名煤炭高校，面向的對象為深部地下工程。目前我國煤炭開采深度已突破1300m，隨著開采深度的加大，工程地質條件越來越復雜，各種工程災害不斷涌現，如巖爆、突水突泥、塌方、大變形等，嚴重影響了工程的正常建設。實踐證明，能否安全經濟地進行工程建設，很大程度上取決于人們是否能夠運用近代巖石力學的原理和方法去解決工程問題。由此可見，通過“巖石力學”課程的學習，掌握巖石力學基本理論和原理，并利用所學知識去解決實際工程問題，對預防工程災害，減少經濟損失和人員傷亡，保障巖石工程的安全建設具有重要現實意義。“巖石力學”課程對于土木工程專業的本科生以后走上工作崗位進行工程設計與施工，具有重要現實意義。因此，必須找到當前課程教學中存在的主要問題，并提出有效的解決思路，才能達到“教好、學好、用好”的目的。
二、“巖石力學”教學中存在的主要問題
“巖石力學”課程具有內容繁雜、理論性強的特點，對于力學功底不是很好的學生較難掌握，容易使學生產生畏難和厭學情緒，致使學生上課睡覺、作業應付的現象嚴重。根據筆者自己在這門課程授課中的感受和對這門課的理解，并結合學生對這門課的反應，認為目前該課程教學中存在的突出問題主要有以下兩點：
1.考核機制不健全
目前“巖石力學”課程采用期末閉卷考試的方式進行考核，但歷年考題重復現象嚴重，缺乏合理的試題庫。教師出題主要是通過網絡下載很多相同內容的試題，或是局限于幾本教學參考書或資料，這樣組成的試卷所包含的知識點的分布和比例往往有缺陷，而且所用的時間比較多。有些學得不好的學生甚至能通過網絡和搜集歷年考試題最終取得較高的考試成績。另外每年考題變化不大，靈活性差。因此，當前由于缺乏科學合理的試題庫，不能有效評價學生掌握知識的能力，無法體現公平性。
2.與工程實踐脫節嚴重
“巖石力學”是一門工程實踐性很強的課程，然而受場地、資金和工程條件等因素制約，現在的教學模式主要以書本知識傳授為主，缺乏與工程實踐的有機結合。學習巖石力學的最終目的是為工程服務，而對于與工程應用緊密結合的章節，如地應力及其測量方法、地下工程維護原則與支護技術等內容，學生在課堂上只能靠課本想象，與工程實踐嚴重脫節，這不符合“巖石力學”理論與實踐兼備的課程特點，因此難以激發學生學習的積極性和主動性，更不用提培養學生的創造性。因此，迫切需要建設科學合理的工程案例庫，在課堂教學中引入工程案例教學模塊，通過最新的工程案例講解和討論，提高學生的興趣，激發其自主學習的熱情。
通過建立完備的習題庫和典型的工程案例庫，一方面，在原有教學基礎上，可以增加習題教學和案例教學環節，豐富課堂教學模式，實現啟發式教學，從而改變目前教學模式單一的現狀，激發學生的興趣，提高學生主動學習的積極性；另一方面，可以規范課程管理，促進教學改革，實現考教分離，理論與實踐緊密結合。
三、“巖石力學”試題庫與工程案例庫的建設思路
通過建設“巖石力學”課程的精要試題庫和典型工程案例庫，可以改善當前的教學方法，提高教學質量，有利于不斷提升教師的教學水平，提高學生學習的主動性和自覺性。
1.“巖石力學”試題庫的建設思路
（1）搜集和整理“巖石力學”習題和試題：對目前國內所使用的“巖石力學”教材，完成課后思考題的解答。搜索、查閱其他院校（如山東科技大學、西南交通大學等）的“巖石力學”試題，特別是對具有代表性、典型性的試題進行收集、整理，并制訂標準答案。然后，根據不同的知識點進行分類，形成精要習題集。
（2）根據“巖石力學”教學大綱，明確課程定位，根據教學過程中發現學生學習中的難點，結合課程重點，加強相應習題內容的建設。針對每一章的重點難點，構建相應題型，通過課題提問形式進行課堂講授，并有針對性地布置習題進行課后復習和預習，實現學生對重點難點的及時掌握和有效鞏固。
（3）編題與征題：題目來源初步定為以幾個下方面：1）網絡收集，查閱一些知名網站進行下載。2）搜集有“巖石力學”豐富教學經驗老師的歷年考試命題。3）從注冊巖土工程師習題集和歷年真題中選取。4）從各種教材、習題集中精選試題。5）根據自身授課體會和學生反映的重難點自己編制試題。
（4）命題題型：根據“巖石力學”課程的特點，“巖石力學”試題庫的題型主要有以下幾種：選擇題、判斷題、填空題、簡答題、計算題、論述題；試題難易程度要適中。
（5）采用相關計算機軟件，開發“巖石力學”習題庫系統，便于學生網上學習和答題，以引導學生自主學習，進行有效的課前預習和課后復習。同時建立“巖石力學”試題庫系統，確保以后出題的過程中能夠基本覆蓋所有知識點。
2.“巖石力學”工程案例庫的建設思路
（1）通過文獻、書籍閱讀及網絡瀏覽，搜集國內外大型巖石工程案例和典型工程災害資料，如大型水利工程、長大隧道工程、深部煤礦工程的現場圖片及相關資料，并運用巖石力學原理對具體工程及災害進行深入剖析，形成工程案例庫。結合構建的案例庫，增設課程案例教學模塊，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習和獨立思考的能力。
（2）進入工程現場，從現場搜集大量第一手資料，進行歸類整理和深入剖析。一方面，通過在平時帶領學生實習的過程中或者利用互聯網的豐富資源來搜集各種工程圖片，增強學生的感官認識；另一方面，結合當前的煤礦工程熱點問題，如巷道失穩、沖擊地壓、突水等問題進行專題討論和案例講解分析，實現案例教學和啟發式教學，提高學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。
（3）結合構建的“巖石力學”課程習題庫和工程案例庫，對目前的“巖石力學”課件進行改進完善。對各章節進行相應習題和案例補充，并對當前幾種典型“巖石力學”教材（如賀永年編著、張永興主編、沈明榮編著等）進行詳細閱讀，科學編輯，根據學科發展對課程內容進行部分更新和調整，優化課程內容，并充分發揮多媒體的優勢，形成一套圖文并茂的課件，從而調動學生學習“巖石力學”課程的積極性與主動性，提升課堂教學效果。
四、結語
對于土木類專業的本科生來說，“巖石力學”課程無論對他們的考試、畢業設計和其他專業課學習，還是以后走上工作崗位，進行工程設計與施工，都具有重要意義。進行“巖石力學”課程的試題庫和工程案例庫建設，對課程考核、教學模式改革和提高課堂授課質量以及實施素質教育等都具有十分重要的現實意義和參考價值。但需要指出的是，對“巖石力學”試題庫和工程案例庫的建設與維護是一項長期而艱巨的任務，試題庫的建設決非是一個簡單的試題堆積過程，而是一個艱苦的近乎枯燥的過程；工程案例庫也絕不是簡單將工程資料拼湊的過程，而需要結合課程教學大綱，進行深入的案例剖析。因此，試題庫和案例庫的建設需要一個長期的過程，應遵循循序漸進、逐步完善的原則。相信隨著計算機技術的不斷發展，教學改革的不斷深入，將會探索出許多新的更適用的教學模式與教學方法。
摘要：現如今，隨著我國國民經濟的飛速發展，人們在生產生活之中對于礦物的需求量也在逐漸的增加，現今，物產豐富的中國已經成了世界的采礦業的重頭。而采礦工程在社會建設發展中的地位也越來越凸顯，成為人們十分熱衷的話題。而在具體的采礦工程中離不開對巖石力學的應用，其作為地質學和力學之間的一門邊緣學科，其應用已經比較廣泛。本文就將對我國巖石力學在非金屬礦山采礦工程中的應用進行分析探討。
關鍵詞：巖石力學；采礦；問題；措施
在礦山的開采中對于巖石力學的應用是非常普遍的，其主要來源于大規模的工程實踐。由于采礦工程一般規模比較大、施工條件復雜，不管是地下還是露天的采礦工程，都是以具有地質構造的巖石為對象，這也就決定了巖石力學的問題將貫穿于整個采礦工程的實際。在采礦工程中的巖石力學，主要包括巖石的穩定性以及強度等，它是會隨著礦山中巖石內部的結構發生不同的變化。與此同時，因為采礦工程是一個動態的過程，所以在這其中巖石的力學性質會隨著礦山工程的進展發生變化，還有就是自然環境也對其有一定的影響。這就決定了在礦山工程中的巖石力學應用手段必須多樣化。
1、巖石力學研究的目的和內容
巖石力學研究的目的是對礦區內不同類型巖體的地質結構、巖石組成及其強度和應力的資料給以解釋，按巖石力學的要求對礦、巖體進行分類，以便根據其自然崩落性選擇合適的開拓方式和采礦方法，從而為制定采礦試驗計劃和編制采礦設計提出推薦意見。
巖石力學研究的主要內容有：斷層和破碎帶的位置、形態和相對運動；不同類型巖石及其夾層的抗壓、抗張、抗剪強度；微裂隙的類型及系統；區域殘余應力的大小、方向和變化；應力釋放的方法；在一段時間內巖石的應力集中及其移動的性態，坑內井巷工程不同支護方法的效果；使應力影響減少到最小的井巷工程的位置及方向等等。
2、背景研究
2.1、采礦工程的力學背景
采礦工程的力學背景，主要指的是在推翻原有平衡關系的基礎之上建立起新的平衡結構，它具有一定的時代特色?，F如今，采礦工程已經打破了以往的規劃設計理念和方法。主要表現在：對相關地表下經歷數億年形成的平衡結構的推翻，建立起來一個新的穩定空間，更加的具有平衡性，很好的減少了巖石碎裂現象的發生。也就是說在具體的采礦工程的工作中一定要注意其開采的背景，注重工程的安全性問題，以此來極大地維持好新建的平衡空間的穩定性。
2.2、巖體力學的時代背景
巖體力學不是一門系統的學科，它屬于地質學與力學之間的一門邊緣學科，但是它卻可以幫助施工人員解決一些地質學和力學無法解決的實際問題，現如今我國對于巖石開采量逐年增大，所涉及的規模和復雜程度也不是同日而語，在智能化時代中處理這些規模巨大的巖石問題時必須要采用巖體力學的知識來加以幫助，我國的地質人員經過努力已經在這方面積累下了豐富的經驗，雖然說與國際先進水平相比還是有一定差距，但也不可否認我國在這方面所做出的進步，不足之處主要是在于我國在綜合實際應用過程中未能將已有的研究成果靈活成功應用到過程實踐中去。
3、巖石力學和其他學科在采礦中的結合應用
在采礦工程中對于巖石力學的應用并不是單一化的，而是同其他的一些應用性的基礎學科相結合應用的。巖石力學的理論基礎是相當廣泛的，也就涉及到很多的其他的基礎性應用學科。主要有：
3.1、固體力學
固體力學是一門在力學當中形成的比較早且其理論性比較強的分支，固體力學主要是對可變形固體在外界因素作用下對于它內部的質點所產生的各種規律的研究。而在具體的采礦工程中，固體力學的應用主要有材料力學、結構力學以及斷裂、損傷力學等等。
3.2、流體力學
流體力學主要是對于流體本身的靜止以及運動狀態，以及其在運動時的相互作用規律的研究。在這其中對于流體研究最多的就是水和空氣。比如說在采礦工程中的地下采礦工程中，主要研究的對象就是地下的水以及瓦斯等礦井氣體。而在露天的采礦工程中，主要研究的對象就是當地開采的地質以及相應的自然條件。
3.3、爆炸力學
爆炸力學是研究工作中爆炸的發生情況以及其自身規律，并且做出對爆炸力學效應的合理利用和有效的防護。它主要是從力學的角度來研究爆炸的能量以及急劇轉化的過程中產生的各種效應。與此同時，爆炸力學還是流體力學、固體力學以及物理、化學之間的一門交叉學科。
3.4、計算力學
計算力學是綜合力學、計算數學和計算機科學的知識，以計算機為工具研究解決力學問題的理論、方法，以及編制軟件的學科。從20世紀50年代以來，它在力學的各分支學科和邊緣學科中得到了很大的發展，無論是在科學研究還是工程技術中均得到了廣泛應用。常見的計算力學方法并已廣泛用到數值模擬計算中的有:幾何非線性有限元法、熱傳導和熱應力有限元法、材料非線性有限元法、離散元法、無網格法、有限差分法、非連續變形分析等。以計算力學為基礎的數值模擬方法在采礦工程中的研究應用也正廣泛地開展起來。
4、力學問題與采礦工程的關系
4.1、鉆井工作
在具體的采礦工程中，對于鉆井的選型，要進行前期的細致檢查以及過程中的保養。對于在工程中發生的特殊事故，比如在工程中當采油出現意外、瓦斯發生滲漏的時候等等，就必須應用到力學問題分析對地層致裂和滲流的工作問題。
4.2、礦場環境監測
在具體的采礦工程中，要對采場的地壓進行監測，當出現異常情況的時候，及時預警，同時要考查礦石滾動的規律，一次預防意外事故的發生。對采礦區的外圍路段也要進行嚴密監測，對露天陡坡進行監測，確保其穩定性。
4.3、爆破工作
對于采礦工程中的爆炸問題要特別的關注，努力做好巖爆機制的預防，關注硬巖的非爆炸破碎方法，研究礦巖的粉碎力學和巖石的爆破力學問題。以此保證爆破工作的順利、安全開展。
4.4、崩落采礦工作
對于崩落采礦工作，要做到：了解巖石的力學性質、巖性、地質因素等工程以及開挖、回采地壓等生產因素，注重它們的關聯性。巖石力學對崩落采礦具有關鍵的指導性作用，其主要的應用范圍有：應用巖體自身特征，結合地應力對工程進行控制，達到實現崩落采礦的目的。在采礦工程中使用崩落采礦法的決策時，運用力學充分掌握巖體的斷層特點，深入研究巖體的可崩性，才能夠將比較適合的崩落采礦方案制定出來。
5、巖石力學在采礦工程中應用現狀
5.1、對深部開采所帶來的災害預測
要知道對于礦山的深部開采是一件具有一定危險系數的工作，可能會遇見礦震、巖石爆炸等危險，并且這類事故是常有發生的，目前已經有很多國家有過類似的經歷，但是目前對于巖爆的預防以及防止工作卻沒有引起相應的重視，施工隊伍對礦山的開采已經越來越深入，所面臨的危險也自然越來越大，因此對于這方面必須加以重視，應用巖石力學的相關知識對工程地質進行調查，應力測量以及一些巖石力學實驗，通過對能量的聚集和變化的研究去探討巖爆的發生原理，從而對巖爆進行一定的防治工作。
5.2、礦山地應力場測量
地應力是存在于地質底層中的天然力量，它是引起在巖石開挖過程中原巖應力發生變化的力量，對其進行研究是對于開采方案進行研究的首要前提，對于采礦工程來說，實現必須要了解掌握具體工程中的地應力狀況，這樣才能對礦山進行合理的總體布置并且選取適當的采礦方法，長期以來，我們所生存的地球已經經歷了無數次的構造運動，逐步演變出地球地應力復雜性，要想安全的進行采礦工程，就必須對其進行實地應力測量。
5.3、大型露天礦邊坡設計優化
現在我國已經有很多露天礦山開采轉為了深凹開采，隨著開采難度的越來越大，對于安全性以及穩定性的維護就越來越難，邊坡滑移的破壞事故發生日益頻繁，這些都嚴重的威脅到了礦山開采工作的安全性，但是，減少邊坡角滑坡事故與增加成本之間卻出現了矛盾，對于這種情況，我們就需要經過精確的定量而不只是定性計算并充分考慮巖體條件和地應力的作用，在能夠保證安全的前提條件下，盡量的節省成本，保證工程效益。
6、巖石力學在采礦工程中的發展趨勢
巖石力學在采礦工程的發展趨勢之一就是多學科的相互交叉綜合集成。在采礦工程中，很多不確定的因素都會導致工程的安全性下降。所以在以后的工作中綜合地質、力學試驗以及物理、化學分析等學科知識將是解決該問題的最好途徑。其二是多尺度的綜合集成，現階段，隨著礦井開采深度的日益加大，采礦工程中的巖石力學問題出現了熱、流、固、化多場并存的狀況。所以對于多相運動的研究還有待深入，在以后的工作中將會更加的關注多尺度的綜合集成問題。
總而言之，采礦工程是一個十分復雜的系統工程，涉及許多不同的專業領域。而運用力學知識完善采礦工程是現如今采礦業的一大要務，但是力學在促進采礦業發展的同時，依舊存在許多不足。這就要求相關的采礦工作人員應該緊密結合采礦工程實踐與采礦工程力學關系理論研究，通過完善我國的采礦技術，提高我國的采礦率，以此來有效地降低采礦成本。
摘要：隨著經濟和科技的不斷發展，采礦工程的發展也逐漸引起了人們的高度重視，這其中對巖體力學的探究是頗受人們關注的主要內容之一。通常情況下，所謂的巖體力學，它并不是一項單獨的學科，最為正規的劃分應該是介于地質學和力學之間，其實質是一門邊緣學科。盡管如此，在采礦工程中，巖體力學還是得到了重點的利用和發展。本文從巖體力學的背景及其在采礦工程中的應用等幾方面進行了深入的探討，特別是對深部開采造成的危害性、礦山地應力場的測量以及礦場邊坡設計的優化等幾項重點內容進行了重點的分析，以此希望可以為以后巖體力學的發展起到一定的積極意義和重要作用。
關鍵詞：巖體力學；采礦工程；背景；應用
眾所周知，巖體力學是發展速度很快且應用范圍比較廣泛的一門學科，諸多的水利工程建設以及鐵路工程的建設之中，都會涉及到采礦力學。一般情況下，采礦工程與巖體力學的應用是有著十分密切的關系的，甚至可以說巖體力學的應用已經拓展到采礦工程的方方面面。對巖體力學的研究，一方面要依據和參照經過自然長期演練之后的不同地質類型的巖體，另一方面還要基于在實際的巖石挖掘過程中，根據巖石的體制來制定各種各樣的挖掘方案。隨著經濟的發展，對巖石力學的研究也需要不斷的深化和拓展。
一、解析巖體力學的時代背景和發展歷程
相對來說，巖體力學不能歸類于一門具體的學科，而是介于地質學與力學之間的一門邊緣學科，盡管如此，在實際的采礦工程中，巖體力學還是有著其他學科無法替代的重要地位和作用的，也能在很大程度上幫助施工人員解決一些用力學或者地質學都無法解釋的相關疑難問題。就目前而言，我國對巖石開采的數量與日俱增，涉及到的工程規模以及復雜程度都是前所未有的。信息化與科技化時代的到來，也使得巖體力學在這些開采項目中應用的越來越廣泛。日前，經過不斷的研究和發展，國內地質人員對這方面積累的經驗還是比較豐富的，盡管和發達國家的國際先進發展水平還是具有一定的差距和界限，但這并不能說明我國在這方面的努力和學習是停滯不前的。然而，發展的同時也不能完全遮掩住不足和欠缺之處，目前國內在這方面的主要缺點之一就是在實際的工程施工之中，沒有很好的將研究取得的成果靈活多變的應用到實際的過程實踐中。
追溯其巖石力學的起源，其作為一門新興的學科，盡管在1949年新中國成立之初，是沒有任何研究成果可以展示的，但是，新中國建立以后，國內有關部門已經開始將研究的目光投向了巖石力學，與此同時也組織了一批相關人員和科技隊伍對其加以分析和探討，經過長久的刻苦鉆研，也是逐漸的小有成績的，例如，備受矚目的金山鎳礦的采礦工程和成昆線的鐵路工程，很大程度上都是建立在對地質力學的研究基礎上的，雖然國內在這方面的研究工作與西方發達國家之間存在著一定的差距，但這并不能否認其在我國實際采礦工程之中的作用和成果，這些成績的取得，也使得我國在國際中占有著自己的重要地位。
二、探討巖體力學在實際采礦工程中的具體應用
（一）深部開采造成的危害性分析
眾所周知，對礦山的深度開采和挖掘是一項風險系數很高的工程，在實際的施工中，很難保證不遇到礦山震動或者巖石爆炸的情況，正是由于這類事故的發生概率很高，所以絕大多數的國家都出現過這樣的災難。例如，南非國家就曾經歷過大型的巖爆，其中心震級已經達到了M5.1級。這樣的巖石爆炸，不僅破壞力極強，殺傷力也是極大的，然而，就目前的采礦工程建設安全防范措施來看，對這方面的重視程度還不是很大。隨著近年來，施工隊伍對礦山的深入挖掘和開采，其帶來的危險系數也是逐漸加大的，因此，加強對安全防范方面的認識是很有必要的。巖石力學中的相關知識應用在開采工程中的調查、測量以及一些必要的巖石力學實驗之中，它不僅可以依據能量的聚集或者變化而研究出巖爆災害發生的根本原因及原理所在，還能對這樣的災害起到一定的預防作用。
（二）就礦山地應力場的測量分析
所謂的地應力，其實質就是存儲在地質地層中的天然力量，這種力量，也是巖石在挖掘開采過程中促使地質發生變化的主要力量，在進行開采或者挖掘工作之前，對其進行充分的研究和分析是十分有必要的，在實際的采礦工程之中，只有深入的了解和掌握實際施工中的地應力的具體情況，才能對礦山的開采工作做出科學合理的總體布置以及恰當的選取采礦的方法或者挖掘的方案。隨著歷史進程的不斷推進，人類生存的地球已經經歷了多次的構造運動，逐漸衍生和發展出來的地球地應力是復雜多變的，要想實現采礦工程的安全施工，加強對其的實地應用力測量是很有必要的。
（三）對礦場邊坡設計的優化分析
現如今，我國絕大多數的露天礦山的開采方式都已經朝著深凹開采的方向逐漸轉變，隨著開采難度的不斷加大，如何做好施工建設的安全和穩定工作就顯得尤為重要了，由于近年來邊坡滑移事故的不斷出現，礦山開采工作的安全受到了嚴重的威脅和挑戰，然而，在如何協調好邊坡角滑坡事故與工程投入成本之間卻出現了一系列的矛盾和問題，鑒于這種情況的出現，在實際的施工中，我們就不應該再繼續實行定性計算的方式而是要注重精準的定量，與此同時，還要充分考慮到巖體自身的限制條件以及地應力的作用，并保證在安全施工的條件下，減少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
就目前國內巖石力學的發展形勢，我們不難看出，其自身的不斷發展和完善已經在實際的采礦工程或者鐵路施工中得到了廣泛的應用和拓展。但是，我國仍然在其理論學術的研究中投入了大量的時間和精力，尤其是對那些工程條件比較復雜，要求也比較多的大型工程，更需要施工之前提出更加科學合理的解決方案和應對措施，也需要我們注重細節之間存在的安全隱患。在未來的發展進程中，巖石力學在采礦工程中的應用必將會朝著各種學科不斷交叉以及多方面的知識結構不斷綜合的方向邁進，因此，充分的做好應對災害的措施以及對非線性動力過程進行必要的預測和發展是我國今后礦業開采工作的主要目標。
三、結語
總而言之，隨著市場經濟和社會科技的不斷發展，開創有中國特色的工業化道路是很有必要的，無論是資歷尚淺的年輕學者還是經驗豐富的專家學者，都在積極的致力于對這方面的研究和探討，但是，我們在看到巖石力學應用于礦業開采中的優勢的同時，也應該看到其自身的不足和缺點，因而在實際的工作中，我們應該不斷的克服出現在采礦工程中的地應力或者邊坡滑移等相關問題，并積極的研究適應地質力學發展的相關手段和技術，只有這樣，我國的采礦事業才能得到更好的發展，國家的工業進程才能取得顯著的進步。
【摘要】本文主要從巖石力學概述、采礦工程中巖體力學的特點、探討巖體力學在實際采礦工程中的具體應用、力學問題與采礦工程的關系等方面進行了探討。
【關鍵詞】巖石力學；采礦工程；應用
一、前言
我國巖石力學的研究越來越受到重視，巖石力學在采礦工程中的應用也越來越廣泛，本文就該部分內容進行了研究。
二、巖石力學概述
1.巖體力學的時代背景
巖體力學是介于地學與力學兩門學科之間的邊緣學科，雖然說不是一門系統的學科，但其能解決傳統的土力學不能解決的巖石問題，因此它在各種工程的領域都有廣泛的應用。隨著現階段的礦山開采的智能化和集成化，處理巖體的問題越來越需要應用巖體力學的問題來完成設計和施工。近幾十年來，盡管國內的工程規模和復雜程度的不斷加大，我國優秀巖石工作者經過不懈努力，已經累積了在復雜地質條件下修建多種巖石工程的豐富經驗。使得巖體力學的研究工作有了飛速的發展。這為筆者對本文的編寫提供了豐富的資料。但是從總體上看，與國際先進水平相比，尚有一定的差距。尤其在綜合運用研究成果，并將成果轉化為生產力產生效益這一方面，尚嫌不足。并且不少巖體力學出來的新科研成果，未能充分應用于工程實踐中去，發揮出更大的效益。
2.我國巖體力學的發展歷史和現狀
在新中國成立前，巖體力學研究基本上屬于空白的。盡管我們的祖先們曾創造過世界矚目的工程建設，如長城和岷江都江堰。但是巖體力學作為一門單獨的學科進行研究還是相對起步較晚的。在中華人民共和國成立之后，我國充分發揮社會主義制度的優越性，對巖體力學中的一些前沿課題，在全國范圍內組織力量進行了一系列的科技攻關。即便是在期間，巖體力學業的研究工作遭受到極大的干擾，我國的科技人員仍然發揮自強不息的愛國主義精神，在很多的重點水電工程(如葛洲壩，劉家峽)、礦山(工程如金川鎳礦)、鐵路工程(如成昆線)，做出了突出的貢獻。并且在總結了一系列的成功的經驗與失敗的教訓后，我國的優秀科研工作者解決了像葛洲壩和三峽壩區以及秦山核電站等重大的巖石施工的建設項目。這些成就都使得巖體力學的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的實踐成功的基礎上，我國在巖體力學的理論的研究進行了系統的的集成。
三、采礦工程中巖體力學的特點
采礦工程多處于地下較深處，而其它地下工程多在距地表較近（幾十米）的范圍內；對礦山工程，只要求在開采期間不破壞，在采后能維持平衡狀態不影響地表安全即可，故其計算精度、安全系數及加固等方面均低于國防、水利工程的標準；礦山地質條件復雜，又受礦床賦存條件限制，故采礦工程的位置選擇性不大，同時采掘工作面不斷變化，因而采礦工程巖石力學具有復雜性的特點。
在巖體表面或其內部進行任何工程活動，都必須符合安全、經濟和正常運營的原則。以露天采礦邊坡坡角選擇為例，坡角選擇過陡，會使邊坡不穩定，無法正常采礦作業，坡角選擇過緩，又會加大其剝采量，增加其采礦成本。然而，要使巖體工程既安全穩定又經濟合理，必須通過準確地預測工程巖體的變形與穩定性、正確的工程設計和良好的施工質量等來保證。其中，準確地預測巖體在各種應力場作用下的變形與穩定性，進而從巖體力學觀點出發，選擇相對優良的工程場址，防止重大事故，為合理的工程設計提供巖體力學依據，是工程巖體力學研究的根本目的和任務。巖體力學的發展是和人類工程實踐分不開的。起初，由于巖體工程數量少，規模也小，人們多憑經驗來解決工程中遇到的巖體力學問題。因此，巖體力學的形成和發展要比土力學晚得多。隨著生產力水平及工程建筑事業的迅速發展，提出了大量的巖體力學問題。由于巖體中具有天然應力、地下水等，并發育有各種結構面，所以它不僅具有彈性、脆性、塑性和流變性，而且還具有非線彈性、非連續性，以及非均質和各向異性等特征。對于這樣一種復雜的介質，不僅研究內容非常復雜，而且其研究方法和手段也應與連續介質力學有所不同。
國內外邊坡穩定性分析和設計的傳統方法是極限平衡法，這是一種靜態的確定性分析方法，而實際的邊坡狀況是歲開采過程不斷變化的，是動態的不確定性的；該方法是基于土力學理論提出來的，不能考慮實際的巖體條件，如斷層、節理的存在，同時也不考慮地應力。而實際上這些對邊坡的穩定性和破壞起控制作用。因而該方法度山坡露天礦設計可能是適用的，但對深凹露天礦設計并不適用。
為了克服傳統的極限平衡分析方法的不足，必須采用現代的科學技術，充分考慮地應力的作用和實際的工程巖體條件，通過定量的計算分析，實現邊坡設計的優化。具體的試試路線為：采用數值模擬和極限平衡分析相結合的方法，對不同邊坡角和邊坡設計方案進行定量的計算和分析，在保證安全的前提下，盡可能低提高邊坡角，減少剝離量，盡可能地減少生產成本，增加礦石產量和礦山效益。
四、探討巖體力學在實際采礦工程中的具體應用
1.深部開采造成的危害性分析
眾所周知，對礦山的深度開采和挖掘是一項風險系數很高的工程，在實際的施工中，很難保證不遇到礦山震動或者巖石爆炸的情況，正是由于這類事故的發生概率很高，所以絕大多數的國家都出現過這樣的災難。例如，南非國家就曾經歷過大型的巖爆，其中心震級已經達到了M5.1級。這樣的巖石爆炸，不僅破壞力極強，殺傷力也是極大的，然而，就目前的采礦工程建設安全防范措施來看，對這方面的重視程度還不是很大。
2.就礦山地應力場的測量分析
所謂的地應力，其實質就是存儲在地質地層中的天然力量，這種力量，也是巖石在挖掘開采過程中促使地質發生變化的主要力量，在進行開采或者挖掘工作之前，對其進行充分的研究和分析是十分有必要的，在實際的采礦工程之中，只有深入的了解和掌握實際施工中的地應力的具體情況，才能對礦山的開采工作做出科學合理的總體布置以及恰當的選取采礦的方法或者挖掘的方案。隨著歷史進程的不斷推進，人類生存的地球已經經歷了多次的構造運動，逐漸衍生和發展出來的地球地應力是復雜多變的，要想實現采礦工程的安全施工，加強對其的實地應用力測量是很有必要的。
3.礦場邊坡設計
現如今，我國絕大多數的露天礦山的開采方式都已經朝著深凹開采的方向逐漸轉變，隨著開采難度的不斷加大，如何做好施工建設的安全和穩定工作就顯得尤為重要了，由于近年來邊坡滑移事故的不斷出現，礦山開采工作的安全受到了嚴重的威脅和挑戰，然而，在如何協調好邊坡角滑坡事故與工程投入成本之間卻出現了一系列的矛盾和問題，鑒于這種情況的出現，在實際的施工中，我們就不應該再繼續實行定性計算的方式而是要注重精準的定量，與此同時，還要充分考慮到巖體自身的限制條件以及地應力的作用，并保證在安全施工的條件下，減少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
五、力學問題與采礦工程的關系
1.鉆井工作
在具體的采礦工程中，對于鉆井的選型，要進行前期的細致檢查以及過程中的保養。對于在工程中發生的特殊事故，比如在工程中當采油出現意外、瓦斯發生滲漏的時候等等，就必須應用到力學問題分析對地層致裂和滲流的工作問題。
2.礦場環境監測
在具體的采礦工程中，要對采場的地壓進行監測，當出現異常情況的時候，及時預警，同時要考查礦石滾動的規律，一次預防意外事故的發生。對采礦區的外圍路段也要進行嚴密監測，對露天陡坡進行監測，確保其穩定性。
3.爆破工作
對于采礦工程中的爆炸問題要特別的關注，努力做好巖爆機制的預防，關注硬巖的非爆炸破碎方法，研究礦巖的粉碎力學和巖石的爆破力學問題。以此保證爆破工作的順利、安全開展。
4.崩落采礦工作
對于崩落采礦工作，要做到：了解巖石的力學性質、巖性、地質因素等工程以及開挖、回采地壓等生產因素，注重它們的關聯性。巖石力學對崩落采礦具有關鍵的指導性作用，其主要的應用范圍有：應用巖體自身特征，結合地應力對工程進行控制，達到實現崩落采礦的目的。在采礦工程中使用崩落采礦法的決策時，運用力學充分掌握巖體的斷層特點，深入研究巖體的可崩性，才能夠將比較適合的崩落采礦方案制定出來。
5.巖石力學在采礦工程中應用現狀
要知道對于礦山的深部開采是一件具有一定危險系數的工作，可能會遇見礦震、巖石爆炸等危險，并且這類事故是常有發生的，目前已經有很多國家有過類似的經歷，但是目前對于巖爆的預防以及防止工作卻沒有引起相應的重視，施工隊伍對礦山的開采已經越來越深入，所面臨的危險也自然越來越大，因此對于這方面必須加以重視，應用巖石力學的相關知識對工程地質進行調查，應力測量以及一些巖石力學實驗，通過對能量的聚集和變化的研究去探討巖爆的發生原理，從而對巖爆進行一定的防治工作。
六、結束語
隨著科技的不斷進步與發展，加強對巖石力學技術的研究，可以更好的使其指導采礦工程的施工，是非常有現實意義的研究。
摘要：近年來，在大型水利工程建設中，大量實踐的成功經驗與失敗教訓，使得人們逐步認識到巖石力學與工程學科的重要性，巖石力學的重要性凸顯出來。在具體的工程項目中，應用巖石流變力學特征、巖石蠕變與工程穩定分析、巖石組分與力學特性等理論研究成果指導工程實踐具有很強的現實意義。
關鍵詞：巖石力學；高邊坡；地震；線性理論
近年來，巖石力學這門學科有了長足的進步和巨大的發展。人類生活的環境是地球上層的巖石圈，很多活動都離不開以巖石工程為對象的經濟建設。水電站的大壩、廠房引水隧洞、礦山巷道等的高速發展都給巖石力學提出了新的要求和課題。因此，巖石力學這門學科在我們水利建設中有著十分廣泛的應用。本文介紹巖土本構模型，并將這些模型應用到地震、高邊坡等水利工程建設的常見問題中去，來具體闡述巖石力學在水利水電工程中的應用。
一、巖土本構模型及其研究現狀
主要的巖土本構模型有線彈性模型、塑性模型、微觀結構性模型、內時模型等。主要介紹傳統的有線彈性模型和塑性模型。
1、塑性模型
塑性模型是指在應力作用下，不只有彈性應變，還有塑性應變。屈服條件為當材料的某一截面上的剪應力達到一個數值。可以寫作
(1)其中，指的材料的內摩擦角，C指的是材料的凝聚力，指的是材料的正應力，方程中的數值都要通過實驗來確定。限制條件為
(2)屈服面在為六邊形。
2、線性模型
線性模型有各向同性、各向異性彈性模型。舉各向同性線性彈性模型為例，由廣義胡克定律可得：
（3）其中設彈性模量為E，泊松比v，這兩個參數都是變量，隨條件的變化而變化。
關于巖土本構模型的研究一直十分活躍，從傳統的一廣義胡克定律、塑性勢理論為基礎的線彈性模型、塑性模型，又形成了不符合塑性勢理論的模型，如雙屈服面模型。隨著技術的進步，近期發展的新的巖土本構模型主要分為三類：
非線性理論引申至巖土本構模型的研究中。主要由分形幾何；突變論、人工神經網絡理論[1]。
傳統的巖土本構模型是基于宏觀的肉眼可查的現象，而如果從土體的損傷這些微觀的角度出發，可以把損傷力學理論與結構研究成果相聯系，這就是微觀結構性模型[2]。
由于近年來大型工程多建造在環境復雜的地質環境中，工程地質中的巖土明顯具有各向異性，施工難度加大。所以各向異性本構模型的研究更加深入，特別是迫切需要完善構造在滲流作用影響下的各向異性的本構模型[3]。
二、用巖石力學觀點分析地震原因
現在我們所談論的地震主要是構造地震。構造地震又稱斷層地震，是地震的一種，由地殼在構造運動中發生形變，當變形超出巖石的承受能力時，巖石就發生了斷裂，在構造地震中長期積累的能量得到釋放。波及范圍大，破壞性很大。世界上百分之90以上的地震、幾乎所有破壞性地震于構造地震[3]。
構造地震和巖石力學具有不可分割的聯系。構造地震的成因是地殼運動造成的巖石破壞。研究地震歸根結底是研究巖石的構造。從地震學研究角度，巖石強度理論主要是采用庫倫理論及摩爾庫倫理論。
庫倫理論：在組合應力狀態下，庫倫理論表達式為：
（1）為剪應力，為正應力，c為粘聚力，為摩擦系數 。對于不同的巖石，由于不同，不同，所以也不盡相同，因此不同的巖石的性質是地震關鍵。
地震研究中最感興趣的是巖石的脆性和延性。地震中具有延性的巖石，因其具有較好的延展性，所以變形緩慢，不易發生地震。而脆性巖石則不同，脆性巖石延展度不好，抗剪度低，極易發生破壞。由（1）得，當小時，巖石屬脆性且強度低，隨著的增加，巖石脆性降低，延展性增強，抗剪強度增強。
由此可見，巖石的發育是發生地震的重要因素。當巖石的發育均勻，且延展性良好時，巖體較穩定，不易發生強震。當巖石的發育不均勻，且多為脆性巖石時，地殼運動很容易破壞巖體，從而引發地震。當然，在實際的地質分布中，巖石的發育錯綜復雜，所以這也為預測地震增添了極大的難度[4] ，鑒于地殼上的巖性分布遠非均勻，可從周圍的地質構造和是否存在斷層來判斷是否發生地震。
總結國內外現場調查和實驗研究結果表明，中、細和粉砂是最易發生地震液化的土，因為此類土脆性強，缺乏粘聚力且排水不暢，應盡量避免在這種地質構造中建設大型工程。
巖石力學這門學科與研究地震的誘因及準確預測地震息息相關。隨著巖石力學的進步，在未來我們有望更準確的預測地震，從而減少地震帶來的危害。
三、水電地下工程的研究方法及進展
水電地下工程包括水電站地下廠房、城市排水工程、海底隧道工程等。因為我國的水能資源主要集中于西南地區，地形地質條件比較復雜，所以一定要在設計施工之前對工程地質環境、巖土發育進行充足的考察。
水電地下工程的研究方法
水電站地下工程由于洞深長，斷面大，邊墻高，洞室多，導致施工復雜。要研究設計水電站地下工程的開挖，應從以下三個方面進行：
1.巖土環境對施工方案的制約
由于水電站的地下工程多建在山高谷深，勢差很大的山區，這決定其必然穿越不同的巖土環境，巖土環境軟弱破碎、高地應力突出、大流量滲水都會使施工的安全問題突出。如錦屏二級水電站引水隧洞埋深大、高壓大流量涌突水，上流調壓井群含H2S氣體[5] 。所以應該盡量詳細的掌握地質巖土環境資料，謹慎選擇施工的方法，避免出現安全隱患，達到最優的施工效果和最安全的施工目標。
2.水電地下工程的施工對環境的影響
水電站地下工程施工量浩大，在施工時應該盡量將對自然、人文環境的影響降到最小。主要要避免開挖對地表建筑的擾動，如使地表地基凹陷、坍塌。同時還要避免對水環境的改變造成的生態失衡，影響當地環境的穩態。為了避免地下工程對環境的不良影響，應該進行全面的現場調查，對構造帶的位置、基巖面的高層、基巖和覆蓋層的水力學性質進行評價[6]。
3.施工過程中控制土體穩定性
在施工過程中，有很多控制擾動土體穩定性的方法，如改良加固土體，圍護與支護，合理選擇施工順序等。
水電地下工程的進展
我國水電地下建筑物的發展趨勢為工程規模巨大、地質條件比較復雜、施工進度快。我國水電地下工程的施工技術也取得了長足的進步。我們有先進的管理理念和組織模式；大型高效施工機械為地下工程施工提供了條件保障；打破行業局限，優勢互補的格局初步形成；取得了較為豐富的不良地質條件下施工經驗。今年來在規模方面取得了一系列的新突破如相繼完建的二灘、三峽右岸、龍灘等開挖斷面大于500m2的水電站尾水洞工程。
四、水電高邊坡的研究方法及進展
高邊坡的定義是對于土質邊坡高度大于20m、小于100m或巖質邊坡高度大于30、小于100m的邊坡，其邊坡高度將對邊坡穩定性產生重要影響，其邊坡穩定性作用分析和防護加固設計應進行個別或特別設計計算，這些邊坡稱為高邊坡[7]。由于我國水利資源豐富的地區多位于一二級階梯，這樣的地區水流落差大，但同時高山峽谷的高差也很大，所形成的地質構造十分復雜，在水電工程施工過程中高邊坡問題廣泛存在。高邊坡具有很大的安全隱患，如果不謹慎處理，極有可能帶來極大的危害。如意大利的瓦伊昂大壩，就是由于拱壩左壩肩緊靠滑坡極不穩定，又緩慢蠕動變成瞬間高速移動[8]。
1.研究水電高邊坡應分一下幾點進行
判斷基本地質條件
高邊坡的地質構造往往比較復雜，影響邊坡的因素也很多。只是由于這種地質的復雜性，我們才要在選址筑壩時詳細研究地質的成因、物質組成、工程特性的覆蓋層邊坡或滑坡體，還各種復雜結構和構造，甚至涉及高地應力、高地下水位等復雜作用。
根據地質條件評價穩定狀態
根據第一步對于基本地質條件信息的搜集，對邊坡的穩定性進行評價。要綜合考慮邊坡施工期、運行期各種作用和邊坡巖體、滑坡體物理力學特性的可能變化、邊坡失穩的可能影響，提出合理的施工措施。
一旦發生高邊坡及時治理
按照“治坡先治水”的治理原則，如控制開挖、預加固、錨噴支護、抗滑樁、混凝土回填等措施靈活且針對性強。
2、我國高邊坡的進展
巖石高邊坡在我國的分布極為廣泛，以西南和西北地區為主[9]。邊坡穩定性已成為大型水電站建設中的重點問題，而邊坡巖體變形的研究分析是評價高邊坡穩定性的關鍵性問題。我國廣大水電建設者在與滑坡災害作斗爭的過程中不斷吸取教訓，開展科技攻關，是的邊坡加固技術不斷提高。
