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第一章绪论

第一节岩体力学与工程实践

一、岩体力学的概念（Rockmass mechanics）

力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的基础学科。

（1）研究对象

各类岩体（岩体：地质体的一部分，它位于一定的地质环境之中，是在各种宏观地质界面（断层节理、破碎带、接触带、片理等）分割下形成的有一定结构的地质体。）

（2）服务对象

涉及许多领域和学科。如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂（如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等）以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。

但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。概括起来，可分为三个方面：

①为各类建筑工程及采矿工程等服务岩体力学；（工程岩石力学）

②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学；

③为构造地质学、找矿及地震预报等服务岩体力学。

（3）（工程）岩体力学研究的根本目的和任务

准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据。（以露天采矿边坡坡角选择为例，符合“安全、经济和正常运营”的原则）

二、工程实践（Engineering practices）

岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。

（1）发展进程：

最初，岩体工程数量少，规模也小，多凭经验解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学（20世纪50年代末（1957年法国的塔罗勃J.Talobre《岩石力学》的出版））的形成与发展要比土力学（18世纪七十年代（1773～1776年）库仑Coulomb提出的土的抗剪强度和滑动土壤的土压力理论，标志着土力学进入古典理论时期）晚得多。

随着生产力水平及工程建筑事业的迅速发展，提出了大量的岩体力学问题。对工程建设的安全性与经济性产生显着的影响，甚至带来严重的后果。如高坝坝基、拱坝、高层建筑、地下厂房、核电站等地壳岩体的变形与稳定问题，能否对这些问题能否正确评价和分析。

（2）在人类工程活动的历史长河中，因岩体变形和失稳酿成重大事故的例子是很多的。

举例说明：

1928年，美国，圣·弗朗西斯重力坝失事；

1959年，法国，马尔帕塞（Malpasset）薄拱坝溃决，死亡380人；

1963年，意大利，瓦依昂（Vajont）拱坝水库左岸大滑坡，2500人丧生；

国内：1961年，湖南，拓溪水电站近坝库岸发生滑坡；

1980年，湖北远安盐池河磷矿的山崩，死亡280人。

这些事故的发生，多是由于对工程地区岩体的力学特性研究不够，对岩体的变形和稳定性估计不足引起的。这些惨痛的事故，给人们敲响了警钟！提醒人们：在岩体工程中必须重视岩体力学！

今天，由于矿产资源勘探开采，能源开发以及地球动力学研究等需要，工程规模越来越大，涉及的岩体力学问题越来越多。

第二节岩体力学的研究内容和研究方法

一、研究对象的复杂性（Complexity of object）

如前所述，岩体力学的研究对象是各类岩体，由于岩体在其形成和存在的整个地质历史时期中，经受过各种复杂而不均衡的地质作用，这使其工程性质变得十分复杂，这种复杂性表现在以下几个方面：

（1）不连续性：（这使其性质与其它连续介质有很大的差别）

（2）非均质性：（岩体物理—力学性质随空间位置不同而有性质的差异）试验结果的离散性（3）各向异性：（岩体性质随岩体结构的取向而有差异的性质）

（4）岩体中存在不同于自重应力场的天然应力场（一般认为，天然应力主要由自重应力和构造应力组成，有时还存在流体应力和温差应力等。）

（5）岩体赋存于一定地质环境之中，岩体中的水、温度、应力场，对岩体性质有较大的影

响。

因此，对于这样一种复杂的介质，不仅研究内容非常复杂，而且其研究方法和手段也应与连续介质力学有所不同。

二、研究内容（Content of research）

从工程观点出发，大致可归纳为如下几方面的内容：

（1）岩块、岩体地质特征的研究；（岩体力学分析的基础）

（2）岩石的物理、水理与热学性质的研究；（高度、空隙性；吸水性、软化性、抗冻性、透水性；比热容、导热系数、热膨胀系数等）

（3）岩块的基本力学性质的研究；

（4）结构面力学性质的研究；（是岩体力学最重要的研究内容）

（5）岩体力学性质的研究；（是岩体力学最基本的研究内容）

（6）岩体中天然应力分布规律及其量测的理论与方法的研究；（应力恢复法：水压致裂法（钻孔内）、扁千斤顶法（岩壁上）、套心法（钻孔套心应力解除法））

（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研究；（实际应用研究）

（8）岩体性质的改善与加固技术的研究；

（9）各种新技术、新方法与新理论在岩体力学中的应用研究；

（10）工程岩体的模型、模拟试验及原位监测技术的研究。（数值模型模拟、物理模型模拟和离心模型模拟试验等）

简而言之，三大块：

（1）岩块（石）

①地质特征（物质组成和结构特征）—岩体力学分析的基础；

②物理、水理和热学性质（密度、空隙性；吸水性、软化性、抗冻性、透水性；比热容、导热系数、热膨胀系数等）；

③基本力学性质。

（2）结构面

、τ、F的变形特征及参数确定E、μ、τf特征及测试技术与方法）--最重要力学性质（

的研究内容）

（3）岩体

①地质特征（岩体结构、工程分类）；

②力学性质包括变形性质、强度性质、动力学和水力学性质（最基本的研究内容）；

③天然应力（分布规律、量测方法）；

④边坡、地基、洞室岩体的稳定性；

⑤改善与加固技术；

⑥新技术、新方法和理论的应用；

⑦模型、模拟试验及原位监测技术。

三、研究方法（Methods of research）

岩体力学的研究内容决定了在岩体力学研究中必须采用如下几种研究方法：

（1）工程地质研究法（Engineering geological methods）

目的是研究岩块和岩体的地质结构与特征，为岩体力学的进一步研究提供地质模型和地质资料。

（2）试验法（Test/experimentaion Methods）（是岩体力学发展的基础）

目的主要是为岩体变形和稳定性分析计算提供必要的物理力学参数。

（3）数学力学分析法（Mathmatical and mechanical methods）（一个重要环节）建立符合实际的力学模型和选择适当的分析方法是数学力学分析中的关键。

目的是通过建立岩体力学模型和利用适当的分析方法，预测岩体在各种力场作用下的变形与稳定性，为设计与施工提供定量依据。

目前常用的力学模型有：刚体力学模型、弹性及弹塑性力学模型、断裂力学模型和损伤力学模型及流变模型等等。

常用的分析方法有：块体极限平衡法（Block Limit Equilibrium）；有限元（FEM）、边界元（BEM）和离散元法（DEM）；模糊聚类和概率分析法等等。此外，近年来，还出现了运用系统论、信息论、人工智解专家系统、灰色系统等新方法来解决岩体力学的问题。

（4）综合分析法（Methods of synthetical analysis）

以上几种方法紧密结合，相互促进，相辅相成，缺一不可。

第三节岩体力学发展的概况与动态

岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门新兴学科

1962年，“国际岩石力学学会（ISRM）”-the International Society for Rock Mechanics.

1985，“中国岩石力学与工程学会（CSRME）”-Chinese Society for Rock Mechanics and Engineering.

一、岩体力学的形成和发展

岩体力学形成于20世纪50年代末（40余年的发展历史）

（1）形成标志（formational sign）

1957年，法国的塔罗勃（J.Talobre）的《岩石力学》的出版

1962年，国际岩石力学学会（ISRM）的成立

（2）两大学术流派（two academic circles）

★地质力学的岩石力学学派

以地质学观点的地质力学的岩石力学学派，奥地利学派或萨茨堡学派（Salzburg Circle）以缪勒（L·Muler）为代表，另外还有斯体尼（J·Stini）偏重于地质力学方面，主张：

①岩块与岩体要严格区分；

②岩体的变形不是岩块本身的变形，而是岩块移动导致岩体的变形；

③否认小岩块试件的力学试验，主张通过现场（原位）力学测定，才能有效地获取岩体力学的真实性。

该派基本观点：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。

创立了“新奥地利隧洞掘进法（新奥法）”（NATM）：New Austrain Tunnelling Method.

★工程岩石力学学派

以法国的塔罗勃（J.Talober）为代表，主张：以工程观点来研究岩石力学，偏重于岩石的工程特性方面。注重以弹塑性理论方面的研究，将岩体的不均匀性概化为均质的连续介质，小岩块试件的力学试验与原位力学测试并举。

1951年，J.Talober的《岩石力学》一书，是该学派最早的代表著作。

1969年，英国的耶格（J.C. Jaeger）按此观点又著有《岩石力学基础》一书，这是一本国际上较为著名的著作。

（3）四个阶段（four phases）

①材料力学阶段（连续介质岩石力学阶段）（二次世界大战之前，20世纪60年代以前）

②裂隙岩体力学阶段（20世纪60～70年代）

20世纪50年代开始，Malpasset坝和Vajont坝的失事推动其发展，“Salzburg”学派或奥地利学派起了很大在的推动作用。

1974年，L.muler的《岩体力学》出版—标志性成果。

③岩体结构力学阶段（20世纪70年代中期）

以我国的谷德振教授为代表将岩体力学推向了岩体结构力学阶段，后来孙广忠等人

孙广忠的“岩体结构控制论”是岩体结构力学的理论基础。

④地质工程岩体力学阶段（大约20世纪90年代中后期至今）

大跨度高边墙地下建筑、复杂条件下的隧道工程、500m以上的高边坡、超过300m的高坝及跨海大桥等等工程，涉及很多地质问题。

二、我国的岩体（石）力学的发展概况

我们的祖先曾创建过震动全世界的工程建设。如：

（四川）岷山都江堰，（四川）自贡深达数百米的盐井，万里长城等等。

岩体力学作为一门专门学科在我国起步较晚，但也取得了长足的进展。陆续建立了一些科研机构如中国科学院武汉岩土力学研究所、地质研究所以及长江科学院岩基研究所等，取得了一系列重大成果。

几个有突出贡献的学者（我国岩石力学的奠基者）：

陈宗基（1991年去世），将流变引入岩体力学，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，提出了岩体工程地质力学理论（根据岩体由于受结构面切割而具有的多裂隙性）。

孙广忠，提出了岩体结构控制论的观点和理论，著有《岩体结构力学》。

回顾我国岩体（石）力学的发展，大体上可划分为三个阶段：

（1）第一阶段，20世纪50年代至60年代中期，“萌芽阶段”。

基本与国外相似，运用材料力学、土力学、弹塑性理论等的基础来开展研究的。

（2）第二阶段，20世纪60年代中期至70年代中期，“文化大革命”的影响。

大部分工程停建和缓建，导致岩体力学发展非常缓慢，“低谷阶段”

（3）第三阶段，20世纪70年代以后至今，蓬勃发展阶段。

工程上，成功解决了如葛州坝和三峡坝区、湖北的大冶和江西德兴的露天矿场、秦山核电站岩基与高边坡以及铁道交通上的长隧洞工程等一系列重大岩石力学工程问题。三峡大坝（高185.0m）、秦岭超长隧道（18.0Km）的成功例子。

三、岩体力学以往的研究工作的特点（从形成至今）

（1）对岩体及其力学属性的认识不断深入；

（2）研究领域愈益扩大，并强调在工程中的应用；

（3）重视岩体中天然应力的研究；

（4）岩体的测试技术和监测技术大力发展；

（5）注重岩体力学、水力学性质及流变性质的研究；

（6）新理论、新技术及新方法的应用。

如70年代开始的块体理论（block theory）、概率论（probability theory）、模糊数学（fuzzy mathematics）、断裂力学（rupture mechanics）、损伤力学（damage mechanics）、分形几何（fractals and geometry）等，近年来的系统论（system s）、信息论（information theory）、控制论（cybernetics）、人工智能专家系统（artificial intelligent expertise system）、灰色系统（gray system）、突变理论（catastrophe theory）、混沌动力学（chaotic dynamics）、耗散结构论（dissipative structure theory）及协同论（synergetics）等软科学的发展；神经网络（neural network theory）（ Sach,Dheore等，1994；冯夏庭，王泳嘉等，1995）预测岩体边坡稳定性等。

四、岩体力学今后的前沿研究课题

岩体力学还不成熟，仍有许多重大问题在探索之中，还不能满足工程实际的需要。因此，大力加强岩体力学理论和实际应用的研究，既是岩体力学发展的需要，更是工程实践的客观要求。

（1）岩体结构与结构面的仿真模拟、力学表述及其力学机理问题；

（2）裂隙化岩体的强度、破坏机理及破坏判据问题；

（3）岩体与工程结构的相互作用与稳定性评价问题；

（4）软岩的力学特性及其岩体力学问题；

（5）水岩耦合及水岩与应力耦合作用及岩体工程稳定性问题；

（6）高地应力岩体力学问题；

（7）岩体结构整体综合仿真反馈系统与优化技术；

（8）岩体动力学、水力学与热力学问题；

（9）岩体流变与长期强度问题；

（10）岩体工程计算机辅助设计与图像自动生成处理。等等。

基础（本）理论课题和技术开发课题

第四节本书的主要内容与学习方法

岩体力学是工程地质与工程力学交叉发展起来的边缘学科，要求有牢固的固体力学和弹塑性力学等力学基础。

参考书

1．刘佑荣，唐辉明编著.岩体力学，1999.中国地质大学出版社.

2．沈明荣主编.岩体力学，1999.同济大学出版社.

3．凌贤长，蔡德所编著.岩体力学，2002，哈尔滨工业大学出版社.

4．蔡美峰主编.岩石力学与工程，2002.科学出版社.

5．吴德伦，黄质宏，赵明阶主编.2002.重庆大学、新疆大学出版社.

6．肖树芳，杨淑碧编.岩体力学，1987.地质出版社.

7．周思孟主编.复杂岩体若干岩石力学问题，1998.中国水利水电出版社.

8．张振营主编.岩土力学，2000.中国水利水电出版社.

9．郭志著.实用岩体力学，1996.地震出版社.

10．徐志英主编.岩石力学，1986.水利电力出版社.

11．李铁汉，潘别桐编.岩体力学，1980.地质出版社.

12.王文星主编.岩体力学.2004，中南大学出版社.

康复护理学-第一章绪论作业

《康复护理学》习题作业第一章绪论【习题】一、名词解释 1．康复医学 2．康复护理学二、填空题 1．康复护理的最终目的是使伤残者的和得到恢复，重建患者的，最大限度地恢复其，以平等资格。 2. 康复医学着眼于，因而具有、、，并充分体现了“生物——心理— —社会”的医学模式。 3. 指导康复治疗的四大原则是、、、。 4. WHO提出康复服务的方式有、、。三、单项选择题 1．关于康复护理的对象，下列的描述是错误的。 A．躯体残疾者 B．功能障碍的老年病人 C．急性期的病人除外 D．功能障碍的慢性病患人 2．下列不属于全面康复的范畴。 A．心理、脏器及肢体功能 B．家庭功能 C．日常生活能力 D．就业能力 3．康复护理不强调。 A．“自我护理”和“协同护理” B．“特别护理”和“周到的照顾” C．鼓励家属参与 D．充分发挥伤病残者的潜能

四、问答题 1．康复护理学有何新进展？2．康复护理应遵循哪些原则？3．康复护理的内容包括哪些？

参考答案第一章绪论一、名词解释 1．康复医学：广义：应用医学科学及其有关技术，使功能障碍者的潜在能力和残存功能得到充分发挥的医学科学。狭义：康复医学是以功能为导向，为了达到全面康复的目的，主要应用医学和康复工程的技术，研究有关功能障碍的预防，评定和处理的一门医学科学（国际上通常所指的康复医学）。 2．康复护理学：是一门旨在研究伤病者与伤残者身体、精神康复的护理理论、知识、技能的科学。二、填空 1．残存功能、能力、身心平衡、生活自理能力、回归（重返）社会。 2. 整体康复、多学科性、广泛性、社会性。 3. 功能训练、全面康复、融入社会、改善生存质量。 4. 康复机构的康复、上门康复服务、社区康复。三、单项选择题 1．C 2．B 3．B 四、问答题 1．康复护理学有何新进展？（1）康复概念渗入临床各科护理康复护理与临床护理相互结合，互相渗透，相辅相成，是提高残疾者功能独立性，改善其生活质量，缩短住院时间的有效措施。（2）康复护理是社区护理的重要内容之一残疾人，老年病人，慢性病人康复需求量大，但财力有限，康复机构有限，因此，开展社区康复护理势在必行。（3）重视康复护理的研究工作（4）加紧培养康复护理人员（5）建设中国特色的康复护理 2．康复护理应遵循哪些原则？

第一章绪论习题及解答

第一章绪论习题及答案 1-1 根据下图所示的电动机速度控制系统工作原理图，完成： (1) 将a ，b 与c ，d 用线连接成负反馈状态； (2) 画出系统方框图。解（1）负反馈连接方式为：d a ?，c b ?；（2）系统方框图如图解1-1 所示。 1-2 下图是仓库大门自动控制系统原理示意图。试说明系统自动控制大门开、闭的工作原理，并画出系统方框图。解当合上开门开关时，电桥会测量出开门位置与大门实际位置间对应的偏差电压，偏差电压经放大器放大后，驱动伺服电动机带动绞盘转动，将大门向上提起。与此同时，和大门连在一起的电刷也向上移动，直到桥式测量电路达到平衡，电动机停止转动，大门达到开启位置。反之，当合上关门开关时，电动机带动绞盘使大门关闭，从而可以实现大门远距离

开闭自动控制。

系统方框图如图解1-2所示。 1-3 图示为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。解加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。

第1章绪论习题参考答案

习题一参考答案一、概念题 1. 试述下列各组概念： ⑴数据、数据元素、数据项 ⑵数据结构、数据的逻辑结构、数据的存储结构 ⑶数据类型、数据操作 ⑷算法、算法的时间复杂度、算法的空间复杂度参考答案: 略 2．试述数据结构研究的3个方面的内容。参考答案: 数据结构研究的3个方面分别是数据的逻辑结构、数据的存储结构和数据的运算（操作）。 3．试述集合、线性结构、树型结构和图型结构四种常用数据结构的特性。参考答案: 集合结构：集合中数据元素之间除了“同属于一个集合”的特性外，数据元素之间无其它关系，它们之间的关系是松散性的。线性结构：线性结构中数据元素之间存在“一对一”的关系。即若结构非空，则它有且仅有一个开始结点和终端结点，开始结点没有前趋但有一个后继，终端结点没有后继但有一个前趋，其余结点有且仅有一个前驱和一个后继。树形结构：树形结构中数据元素之间存在“一对多”的关系。即若结构非空，则它有一个称为根的结点，此结点无前驱结点，其余结点有且仅有一个前驱，所有结点都可以有多个后继。图形结构：图形结构中数据元素之间存在“多对多”的关系。即若结构非空，则在这种数据结构中任何结点都可能有多个前驱和后继。 4．设有数据的逻辑结构的二元组定义形式为B=(D,R)，其中D={a1,a2,…,a n}， R={| i=1,2,…，n-1}，请画出此逻辑结构对应的顺序存储结构和链式存储结构的示意图。参考答案: 顺序存储结构示意图如下：

0 1 2 … n-2 n-1 链式存储结构示意图如下： … 5．设一个数据结构的逻辑结构如图所示，请写出它的二元组定义形式。图第5题的逻辑结构图参考答案: 它的二元组定义形式为B=（D，R），其中D={k1,k2,k3,k4,k5,k6,k7,k8,k9}， R=,,,,,,,,, }。 6．设有函数f (n)=3n2-n+4，请证明f (n)=O(n2)。证明：因为存在c=6，N=1，对所有的n≥N ，0 ≤3n2-n+4≤6×n2都是恒成立的，所以由书P16的定义可得f (n)=O(n2)。 7．请比较下列函数的增长率，并按增长率递增的顺序排列下列函数： (1) 2100 (2) (3/2)n (3) (4/3)n (4) n n (5) n2/3 (6) n3/2 (7) n! (8)n (9) n (10) log2n (11) 1/log2n (12)log2(log2n) (13)nlog2n (14) n log2n 参考答案: 按增长率递增的排列顺序是: 1/log2n< 2100