时间：2022-04-18 08:42:34
导语：在岩石力学论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了一篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
1岩石力学的基本特点
随着时代科学技术的迅猛发展，人们对岩石的认识具有更深层次的理解:第一，岩石并不是固体力学中的一种材料，世界上的所有岩石工程中的岩石是一种天然地质体，具有复杂的地质结构和赋存条件，是一种天然的典型的不连续介质;第二，在岩体中存在地应力，这种作用力是由于地质构造和重力作用等因素形成的一种内应力。在开采岩石的过程中，开挖岩石引起的地应力的释放，才会引起岩石工程变形和破坏。因此，岩石力学的研究思路、研究方法和材料力学的研究存在着本质的区别。在对岩石力学的研究时，研究者的思想不要根深蒂固于用传统的研究方法来得到答案，要站在科学的高度来思考问题，学会灵活运用相关知识来研究。通过不断地分析，得知自然环境赋予了岩石，在人类活动中，采矿工程是人类和大自然相结合的结果，因此，采矿工程的行为和功能与施工因素密切相关。根据以上的综合分析，我们对岩石力学有了新的思考和认识，岩石力学是研究和控制采矿工程的科学。
2采矿工程中的岩石力学的重要性
在采矿过程中，地下采矿工程和露天采矿工程无论哪一种，都是以具有地质构造的岩石为对象。因此，岩石力学问题始终贯穿在采矿工程中的每一方面。其一:在采矿工程中的岩体都是地质体，它们在反复的地质作用下变形、破坏，形成具有一定岩石成分和结构的地质体，并且赋存于特定的地质环境中;其二:采矿工程是经过不停地劳动进行开挖的过程，是动态的非静态的。开挖过程中岩体的力学性质也会随着工程的尺寸和开挖的延伸方向的不同而发生变化，并且环境因素(例如地应力、水、温度)也是影响岩体性质的一个重要方面，冲击矿压和煤与瓦斯突出主要是由地应力中的高地应力引起。岩体的力学性质特征包括了岩体的稳定性、强度性和变形性，它会随着岩体内结构面形状的不同而变化。因此，这些特征决定了采矿工程中的岩石力学问题具有极其复杂性。
3采矿工程中的岩石力学的应用
3．1预测采矿工程中的灾害
在采矿工程的开展过程中任何人为和自然因素都会造成极大的危害，其中自然因素有地震、岩爆等危害，岩石力学在采矿工程中的应用，可以通过对采矿地点的土层地质分析来提前预测在采矿工程中会出现的灾害，然后可以在工程设计中规避这些灾害。
3．2测量采矿工程中的地应力
所谓的地应力就是指地底地质底层中自然产生的力量，在采矿过程中，由于开挖导致的周边土层地质发生变化的根本原因就是地应力。要想制定完整且安全的采矿工程开采方案就必须首先运用岩石力学对采矿工程所在地的地应力进行测量，只有完全的了解采矿工程周边的地应力情况，才能设置最正确、最合理的采矿方案，确保采矿工程的安全有效开展。
3．3优化深凹开采的边坡设计
随着深凹开采的普遍出现开采难度不断增加，对于采矿工程的安全性和稳定性的要求也越来越高，这就要求岩石力学在开采过程中起到积极作用。通过岩石力学的测量，精确定量，充分的把岩石力学应用到采矿工作中来，在保证安全的基础上，保证工程安全快速进行。
4结语
总之，随着岩石力学在采矿工程中应用的不断发展，如今我国的岩石力学已具备了世界先进水平。相关从业人员还应不断结合实际，研究岩石力学在采矿工程中的新应用。
作者：杨仕俊 单位：贵州浙商矿业集团有限公司
摘要：岩石力学是采矿工程专业本科生的专业基础课程，理论性、实践性强且教学内容繁杂。通过分析岩石力学教学的现状，指出课程教学中存在的问题，探讨了岩石力学课程建设及教学改革的必要性，从教学手段、教学内容和考核方式方面提出教学改革思路与方案。研究成果对岩石力学课程的教学改革具有指导与借鉴意义。
关键词：岩石力学；教学改革；教学方法
一、引言
岩石力学是主要研究岩石的力学性质和岩石对各种物理环境的力场产生效应的一门理论学科。对于具体的岩土工程，也涉及岩体在力场作用下的强度、变形与破坏以及岩体稳定性问题[1]。岩石力学是矿业学科的理论基础，是一门涉及地质和力学两学科的交叉学科。
岩石力学是内蒙古科技大学采矿工程的核心专业基础课，在《内蒙古科技大学2012版采矿工程专业人才培养方案》中占有重要地位，为我校培养采矿工程本科生和研究生奠定坚实的理论知识基础。岩石力学是反映采矿工程特色的标志性课程，通过本课程学习，采矿工程专业学生能够运用岩石力学知识解决采矿工程中的常见岩石力学问题，为后续进一步学习矿山地压与岩层控制、露天矿边坡、煤矿地下开采、金属矿开采等专业课程打下理论基础。部分矿业类高校将其列为考研专业课，重要性略见一斑。
二、课程存在的问题
采矿工程是内蒙古科技大学的传统特色专业，为内蒙古等西部地区矿业领域培养了大量工程技术人才。由于地域因素和经济发展水平的制约，教学基础及师资力量薄弱，普遍存在一些问题。
1.课程教学内容陈旧，矿业特色不明显。当前r石力学教材内容单一陈旧，新岩石力学问题和实践技术工艺在教材中很少涉及，部分教学内容滞后于现场矿山生产现状。
采矿工程专业目前使用的教材主要是河海大学主编的《岩石力学》，该教材是依据教育部1998年颁布的大土木专业要求编写，与采矿工程专业联系较少、未能充分体现课程的矿业特色[2，3]，需要增加含矿山工程中常见或典型矿山岩石力学问题，如采动应力场、浅埋深采动岩体力学、煤矿采场围岩控制、冲击地压等。这些问题已引起自治区教学工作者和现场工程人员的注意。
2.课堂教学模式落后。课堂教学中以教师讲授为中心、以传授书本知识为主的传统教学模式根深蒂固，其教学方法和教学手段单一，未能充分运用先进的教育理论与手段。在讲授知识时，采用“填鸭式”和“满堂灌”方式，学生逐渐丧失学习的兴趣与动力，学生上课睡觉和作业应付的现象日趋严重，这必然影响学生对专业知识的系统掌握，背离了该课程的教学目标。
岩石力学是一门力学理论与矿山工程实践紧密相结合的课程，知识体系复杂且相对零散。由于受教学场地、经费和工程条件等因素制约，本校岩石力学教学体系与生产实践缺乏必要的结合，教师只能以课堂讲授为主，与实际矿山工程的联系较少，影响了学生解决复杂工程问题的实践能力培养。
3.考核手段单一。考试是反馈学生学习效果的重要途径，也是检测教育目标达成度的重要工具。目前，岩石力学考核成绩是由期末考试成绩和平时成绩简单组成，考查内容主要体现在书本知识的记忆掌握程度，较少反映学生独立思考、分析解决问题能力，也阻碍了学生学习的积极性。同时，僵化单一的考核模式也妨碍了教师的主观能动性。
三、岩石力学教学改革思路
随着矿山开采深度的增加，矿产资源赋存环境不断恶化，如高地压、高地温、高瓦斯等问题，采矿工程领域将涌现许多新的复杂研究课题。在一个较短学期，如何既能强化力学基础，又将这些课题之上的采矿岩体力学新知识加入教材，引入课堂，并且在教学过程中培养学生在以后工作中解决类似复杂工程问题的能力，这是课程教学迫切需要解决的一道难题。因此，“岩石力学”课程教学改革势在必行。
1.明确大纲，整合优化教学内容。根据自治区采矿工程专业综合改革试点要求和新版人才培养方案，围绕矿业精英教育教学体系建设目标，认真修订岩石力学教学大纲，体现矿业学科特色。新版的教学大纲应具有科学性、系统性和可操作性，更加适应培养目标和教学计划要求，并能反映学科最新前沿研究成果。在新版岩石力学教学大纲指导下，有利于学生对课程内容的掌握和理解，重新编排教学内容，突出教学重点。
先将岩石力学课程内容分为基础篇和特色篇两部分。第一部分基础篇包含岩石的物理力学性质、岩体力学性质和地应力三章基础内容，基础篇重在强化力学基础。第二部分特色篇体现矿业特色，调整增加矿山工程与岩石力学相关知识内容，如露天矿边坡的稳定、采场与巷道围岩控制等。在特色篇的编排中，首先给出岩石力学问题的常见解决方法，如力学理论分析、数值模拟计算和力学试验等，然后结合分析矿山工程实例，把相近的矿山工程问题建模分析，最后提出解决方案。
2.知识案例化，丰富教学手段。岩石力学部分知识内容抽象难理解，因此可以根据课程重难点部分，采用详细讲解的方式，通过一个或若干个设计实例或工程案例，引导学生对问题的思考和分析，有利于调动学生的主动性。课前，学生应该研读工程案例并认真分析案例材料，围绕案例进行相关力学方面思考，找出其中的关键性问题，弄清案例的关键问题和隐含问题，进而产生新的设想。例如在讲授高地应力内容时，可以引入当前煤矿深井开采所涉及到的巷道围岩控制等案例。
灵活运用现代教学技术工具来增加课堂信息量，增强教学效果。对于必须掌握的基本力学理论和公式推导，仍采用传统“板书”的教学手段，让学生理清思路、掌握推导过程；对于大量的实物图形、三维空间概念、操作规程等较难口述的信息，尤其是结合矿山工程的案例，可充分运用多媒体、互联网等先进教学技术，通过图片、视频和动画等多种表现手段，增加传授信息量[4]。例如在讲解非圆形巷道围岩应力分布规律时，利用FLAC数值模拟软件建立非圆形巷道断面模型，然后在课堂上演绎此数值计算模型。
3.改善考查方式，培养学生综合能力素质。调整增加考试内容，由过去的两部分增加调整为4部分：平时出勤、分阶段性小测验、专题讲演和期末测试，其中平时出勤及作业完成情况占10%，分阶段性小测验成绩占总成绩的10%，自主选择的专题讲演成绩占总成绩的15%，期末考试及大论文作业成绩占总成绩的65%。采用这种考核方式能更加公平合理地评价学生学习成绩，调动学生学习兴趣，培养学生自学能力，加深对本课程的理解，开阔视野。学生缺课严重的情况得到根本改善，考核效果更加真实地反映学生学习情况。
四、结语
岩石力学最早源于采矿实践活动，作为采矿工程专业的一门专业基础课，其行业特色鲜明，必须改革传统教学模式，加强理论与矿山工程实践的联系。需要结合自身教学实践活动，通过开展课程教学改革研究，不断提高采矿专业岩石力学课程的教学质量和教学效果。
摘要：《岩石力学与矿山压力》是安全工程专业本科学生的一门专业选修课程，分析了目前该课程实验教学内容存在的缺陷，指出了实验教学内容改革的方向，并提出了具体的实验教学改革方案，设计了与实验教学方案配套的实验系统、实验步骤与实验原理，为该课程本科教学奠定了坚实的基础。
关键词：实验教学；矿山压力；瓦斯流动；瓦斯防治
一、引言
《岩石力学与矿山压力》是安全工程专业本科学生的一门专业选修课程，它是应用必要的力学知识研究岩体力学性态、变形和稳定性问题，研究矿山采掘过程中压力显现规律及控制问题，是煤矿采掘及安全相关专业所必需的基础理论知识。通过该课程的学习使学生掌握：岩石与岩体的基本物理、力学性质；岩石力学实验方法及原岩应力确定方法；岩石本构关系与强度理论、岩体强度特性；矿山开采围岩岩体内应力的重新分布；回采工作面上覆岩层活动规律及其分析；回采工作面矿山压力显现基本规律；采区巷道矿压显现规律；矿山采掘活动矿压控制基本方法。具有解决矿山岩土工程实践问题的基本技能，能够为矿井瓦斯治理提供服务。
二、目前课程实验教学内容
目前该课程的实验课为6个学时，设置情况如表1所示。
通过表1可知，目前该课程的实验课主要侧重在两个方面：一是力学性能的测试，如实验力学参数测试、岩石抗拉强度测试；二是采动过后矿山压力的测试，如矿压监测相似模拟试验。该课程实验课未涉及采动过后由于矿山压力的变化引起瓦斯运移的情况。
三、实验教学改革必要性分析
众所周知，煤层开采后，煤体周边的应力分布对瓦斯运移产生了巨大影响。工作面应力重新分布，上覆岩层会产生卸压增透的效应，渗透率往往增加了几十或上百倍[1-3]；由于上覆岩层的位移变形，有些岩层之间发生了离层，出现了新的裂隙甚至断裂；有些封闭的地质构造遭到破坏。这些效应都造成瓦斯在上覆岩层中更容易流动。从瓦斯流动的角度看，工作面上覆岩层的“竖三 狈直鹗牵河刹沙】斩春脱铱榉煜豆钩傻耐咚沽鞫空间的垮落带；由纵向裂隙和横向离层裂隙构成的瓦斯流动网络的裂隙带；有离层裂隙和岩层内部裂隙构成瓦斯在岩层内部流动的弯曲下沉带。从横向看，瓦斯的流动在不同应力区中也展现出不同特性，可以分为“横三 保即初始卸压增透增流带、卸压充分高透高流带和地压恢复减透减流带。卸压瓦斯的涌出呈现分带的特点，具体可分为以下四个区域。
1.瓦斯自然涌出区：它与原始应力区对应，岩层的透气性系数较低，为原始值，瓦斯涌出量按负指数规律自然衰减。
2.瓦斯涌出变化区：它与应力集中区对应，岩层的透气性系数低于其原始值，该区域瓦斯涌出量相比瓦斯自然涌出区较小。
3.瓦斯涌出活跃区：它与应力降低区对应，岩层的透气性系数显著增大，该区域瓦斯涌出量不断增加并达到最大，是最适合打钻孔抽采瓦斯的区域。
4.瓦斯涌出衰减区：它与应力恢复区对应。岩层的透气性系数不断减小，该区的瓦斯涌出随时间的推延不断变小直至零。该区域一般出现在工作面后方50m―150m，个别可达200m以上。
通过上述分析可知，煤层中的瓦斯流动与煤体受到的围岩压力密切相关，而瓦斯流动规律是矿井瓦斯防治的重要依据，因此采动引起的煤层瓦斯流动规律是安全工程专业《岩石力学与矿山压力》课程的重要知识点。通过实验的方式再现围岩压力与煤体瓦斯流动规律能够加深学生对该知识点的掌握，而目前该课程没有相关的实验课。本文通过设计相关实验方案，使学生更好地掌握了该知识点。
四、实验教学改革方案
改革的实验教学方案综合考虑围岩、轴压以及煤层瓦斯压力对煤层瓦斯流动的影响，从而分析不同采动条件，不同位置煤体瓦斯流动规律；瓦斯在煤体中的流动可以通过渗透率来表征，因此，实验主要测试不同加载条件下煤样的气体渗透特性。另外，由于甲烷气体在一定条件下具有爆炸特性，因此在实验过程中，通过二氧化碳气体来代替甲烷。
1.实验系统。实验设备采用中国矿业大学（北京）自主研制的煤岩渗透率测试系统，该设备可以模拟不同孔隙压力、不同围压和不同温度条件下，煤样的气体渗透特性。装置主要由应力加载系统、试件夹持系统、孔隙压力控制系统、数据采集系统、真空抽取系统和恒温水浴控制系统等组成。整套实验系统主要由如下五个子系统组成：①煤样夹持系统。②应力加载系统。③气体运移系统。④温度控制系统。⑤数据采集系统。
2.实验流程。渗透率实验的具体流程如下所述：
①将煤样装入煤样夹持器；②控制应力加载系统，向煤样周围加载预设的围向与轴向应力，应确保围向应力高于气体压力，以防止气体在煤样与外围胶套中流动导致的实验误差；③利用旋片式真空泵对系统和管路进行抽真空；④打开高压气瓶开关，通过读取传感器显示压力并调整减压阀，提供实验预设的气体压力，开启数据采集系统；⑤定时读取压力加载系统与流量传感器数据，确保所加载压力保持初始预设值，待流量稳定后（两小时内流量变化值小于0.1 ml/min），认定本组实验完成；⑥改变不同的实验条件（孔隙压力、轴压和围压），进行下一组实验。
4.实验结果。以围压对含瓦斯煤渗透率的影响为例，为了考察围压对含瓦斯煤渗透率的影响，选取煤样轴压固定4MPa，分别对围压2MPa、4MPa和6MPa三种条件下的二氧化碳孔隙压力对渗透率的影响情况进行测试。通过分析不同围压条件下的渗透率实验结果发现不同围压条件下的渗透率变化趋势是不同的：围压越大，渗透率回弹的压力也就越大。这与渗透率变化趋势的经典认识不同，因为在以前研究中多认为有效应力变化量一定的情况下，渗透率随着孔隙压力变化的趋势是相同的。
通过不同加载条件下的煤样渗透率的实验，学生可以更好的掌握加载条件在煤层瓦斯流动中的作用，理解矿山压力与矿井瓦斯防治之间的关系。
五、结论
1.分析了目前《岩石力学与矿山压力》课程实验教学内容存在的问题，提出了实验教学内容改革的必要性。
2.设计了加载条件对煤层瓦斯流动的实验系统，阐明了实验步骤以及实验原理。
3.开展了不同围岩压力对煤体气体渗透特性实验，实验结果能够形象阐释加载条件、孔隙压力与渗透特性之间的关系，学生可以更好的理解相关的教学内容。
摘要：实施外语授课是高等教育国际化进程中的一个重要环节，也是硕士留学生课程教学的必要手段。中国石油大学（北京）在石工专业硕士留学生班进行高等岩石力学全英文授课的教学改革和实践，本文对全英文授课教学效果进行评价、比较和分析。实践证明，该课程的全英文授课结合留学生专业和文化背景实际，探索了全英文授课的教学模式，并对进一步推广经验有一定的借鉴意义。
关键词：全英文授课;岩石力学;硕士留学生
中国石油大学（北京）石油天然气工程专业是国家重点学科，并招收外国本科毕业生（来自中亚、非洲和南美等国）来华就读硕士。随着学校自身国际化建设及来华留学生的增加，对于研究生从事各种学术活动，英语是必须掌握的国际通用的科技语言。采用英语传递信息已成为全球文化与科学的主要形式。全英文教学，即在课堂上使用英文进行学科的讲授，它已经成为实施全英文教育的重要手段之一。全英文教学也是高等教育国际化的重要指标之一。《岩石力学》是来华留学生硕士课程中的一个必修课程，需要进行全英文授课的教学改革，即采用全英文的教材和全英文的课堂讲授方式，下面就以《高等岩石力学》为例进行详细分析。
一、《高等岩石力学》全英文授课的实施概况
岩石力学作为理论性和应用性很强的学科在国民生产和生活中具有十分广泛的应用。岩石力学既是基础学科，又是技术学科，是岩土工程、采矿工程和石油工程等本科和研究生专业的重要基础课程。《高等岩石力学》是我校石油与天然气工程专业的专业课程。该课程运用力学原理和方法来研究岩体的力学，也就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。本课程全英文授课对接近20人的一个来华留学生班进行授课。该课程共有32学时，采取教师主讲与课堂讨论相结合。课程采用全英文教材和全英文电子教案，并给予全英文授课。目前，我国很多高校也均开展了全英文授课的实践。
二、《高等岩石力学》全英文授课模式的改革
1.教材的选取。全英文授课必须有配套的英文教材，本课程采用的主要是英文原版石油工程岩石力学第二版，由ELSEVIER出版社出版。进一步为了授课简明清楚，制作图文并茂的电子教案，突出基本概念和基本示意图。
2.课程内容的改进。石油高校的岩石力学需要仅靠石油工程，而岩石力学问题在基于基础理论之后，紧紧围绕地应力、井壁稳定、水力压裂、出砂防砂、储层岩石力学等几大专题开展。分别结合国内的以及留学生来自国家的典型区块典型问题，给予介绍和分析，提升课程的针对性和有效性。
3.教学方法的改进。针对外国留学生在各自国家接受本科教育的特点，只通过单纯讲授式的方式是不能满足研究型创新人才和外国研究生培养的需求.课程以学生为主体，参考“翻转式”课堂教学方法，授课过程中发挥学生英文思维方式的优势，积极主动推进对某概念和专题的研讨交流。外国学生不会保留自己的观点，会大胆提出自己的见解或者对不懂的问题主动示意。鼓励中亚地区和非洲地区来的同学按自愿组成小组，相互帮助、共同提高。针对一个问题，请中亚和非洲的同学相互讨论、互相解惑，最终由主讲教师给予指导和评价。外国学生愿意进行课堂讨论和分组学习，结合好这一特点从多方面提高学生学习的主动性。
4.考核模式的创新。以考试笔试与大作业口试相结合的方式。口试形式包含设计不同专题，以小组为单位，采用学生讲述、教师及其他学生提问的方式，考察对课程内容的掌握情况。笔试题目涉及出英文考核的几个典型题目，以目标知识点为基准，考察基本概念和基本理论的理解和运用。
5.贯穿中国文化与中文概念的介绍。结合外国留学生来华学习的目的，就一些关键的专业词汇给予中文简要介绍，并传播中国文化。就同学们关注的一些中文专业词汇和中国文化现象给予部分介绍。
6.参观岩石力学实验室。带领学生参观学校岩石力学实验室，了解试验设备和操作流程，请研究生现场操作简单试验，并给予结果分析等。
三、《岩石力学》全英文授课效果分析
经过一轮的全英文授课，对全班20位留学生进行了授课效果的问卷调查。问卷问题包括授课内容、授课教师、课堂氛围、教学效果、学生学习情况等方面，并分为优、良、中、合格和差几个档次。问题包括：（1）授课内容安排;（2）授课逻辑和清晰度;（3）教学活动安排的合理性;（4）课堂气氛;（5）教学效果及完成课堂任务;（6）本课程学习收获。
通过表1可以看出，总体上对于课程授课效果选择“优”的比例较高，而其中“课堂气氛”和“本课程学习收获”这一栏的效果最佳，体现了学生对活跃的课堂气氛的肯定。
经过期末考试，按照课程要求的几大知识点的全覆盖后的试题成绩来看，成绩分布如表2。从成绩分布比例来看，主要成绩分布在80-90分之间，可见大部分留学生的学习成效良好，能够掌握岩石力学基本概念和运用。
表3展示课程教学内容实践的一个学时分布，由于弹性力学基础很重要，其中包括应力应变、线性弹性理论、孔隙弹性理论和热弹性理论等，因此占主要学时数。塑性力学理论主要是介绍典型的强度和屈服准则。此外，几大石油工程岩石力学专题给予重点介绍。
表4展示课程教学内容难以程度的一个反馈，留学生普遍感觉最难理解的是塑性力学理论，这一块由于内容抽象要求较高，需要在今后的教学中更加具体举例并给予加深认识。针对几个专题的讲解，留学生认为内容有针对性并有较好的学习兴趣。
综上所述，选取留学生石油工程专业研究生《高等岩石力学》进行全英文授课教学改革，是中国石油大学（北京）国际化研究生教学的必然要求。总体而言，通过多个方面的教学改革，以及对学生的问卷调查，课程达到了预期的教学目标并得到了留学生的认可。尽管和中文授课以及对中国学生授课相比，该课程有一些困难和挑战，但处在高等教育国际化的今天，伴随与留学生共同提高课程质量，全英文授课的教学模式值得进一步提升和推广。
摘要：“卓越计划”是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。岩石力学作为典型的跨行业通用课程是一门应用性和实践性很强的应用基础学科，在目前的教学过程中存在轻视基础概念、标准混乱陈旧、忽视工程能力培养的问题，难以达到“卓越计划”的培养要求。从土木工程专业教学实践出发，提出了教学内容模块化，合理选择培养标准；强化基本概念理解，培养创新能力；深入工程现场，提升工程能力的教学改革方案，收到了良好的教学效果。
关键词：卓越计划；岩石力学；教学改革；矿山建设
“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010―2020年）》的重大改革项目，也是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，科学时报[1]将“卓越计划”启动列为2010年中国高等教育十件大事之一。该计划旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的各类型工程技术人才。“卓越计划”具有三大培养特点：一是行业企业深度参与培养过程；二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才；三是强化培养学生的工程能力和创新能力。
针对“卓越计划”的总体要求，面向卓越工程师的培养，许多从事工程教育的专家进行了深入探讨。林健[2]从课程体系的价值取向、课程体系的结构形式、课程体系的整合与重组等方面为“卓越计划”参与高校专业课程体系和教学内容改革提供了借鉴和参考。张文生等[3]围绕“回归工程”教育理念，论述了本科“卓越计划”的四个主要问题：制定专门性培养方案、改革培养模式、培养青年教师工程教育能力、建立健全保障体系，以期培养更多优秀的工程技术人才。王家臣等[4]根据卓越工程师的要求，从战略角度对科学培养采矿人才进行了深入思考。
一、 岩石力学课程的特点
岩石力学是一门应用性和实践性很强的应用基础学科，是采矿工程、水利水电工程、交通/铁道工程、工民建工程和石油工程等众多学科的专业基础课，属于典型的跨学科、跨行业的通用课程。虽然中国推行了跨行业的统一标准，如GB/T 50266―2013《工程岩体试验方法标准》、GB/T 50218―2014《工程岩体分级标准》等，但是由于借鉴前苏联的高等教育体制，目前还存在许多行业背景鲜明的规范在广泛应用，如GB/T 16414―2008《煤矿科技术语岩石力学》、DL/T 5368―2007《水电水利工程岩石试验规程》和JTG E 41―2005《公路工程岩石试验规程》 等。
为了提高教学质量，不同行业内的岩石力学课程教师从行业特色角度对课程教学改革进行了有益的尝试，比如采矿工程[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，还有学者从模块化教学[9]、案例教学[10]、研究型教学[11]以及数值方法辅助教学[12]等方面进行了岩石力学课程的教学改革实践。遗憾的是，对岩石力学这门跨行业、特点鲜明的应用基础学科，目前还未见针对“卓越计划”培养特点的教学改革研究成果。
作为“卓越计划”试点高校的中国矿业大学经过长期发展和建设已形成了以工科为主、矿业为特色、多学科协调发展的基本格局，对中国煤炭能源行业发展发挥着不可替代的引领和支撑作用。岩石力学是学校土木工程、采矿工程及地质工程等专业本科生专业基础课程，为后续如矿山建设工程、采矿学及矿山压力与岩层控制等煤炭行业背景鲜明的专业课程提供岩石力学基础知识，地位尤其显著。
在上述背景下，如何在有限的教学时间内按通用标准和煤矿行业标准培养工程人才，强化学生的工程能力和创新能力已成为摆在教育工作者面前的一道难题。笔者结合自己的教学实践，初步探讨面向“卓越计划”的岩石力学教学改革思路，期望能够抛砖引玉，对其他涉及岩石力学的行业类院校起到启迪作用。
二 、岩石力学课程教学中存在的问题
（一）课程安排顺序及学时不合理
广义上讲，岩石力学应是力学与地质学相结合的交叉学科，更侧重于固体力学与岩石地质学的结合，具体地说，岩石力学是在弹塑性力学、土力学及工程地质学的基础上发展起来的。岩石力学的很多概念、理论和公式由土力学和工程地质学借鉴而来，但是目前高校经常将土力学、工程地质学与岩石力学同时开课，给教师讲授课带来诸多不便。
为了研究工程环境下岩体的力学性态，岩石力学需要涉及诸如材料力学、弹塑性力学、断裂损伤力学、裂隙渗流力学及流变力学等复杂深奥的力学内容；岩石力学的研究对象是地球千百万年来复杂地质作用而形成的各类岩体，岩石学、工程地质学、水文地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科的内容在教材中不断出现；岩体工程涉及地基工程、边坡工程和地下工程等具体工程形式，各种新施工技术和方法层出不穷。由此可见，岩石力学课程的内容丰富而繁杂，然而随着通识教育课程的增加，各专业课程课时被大幅削减，岩石力学课时由80学时精简为如今的32 学时， “满堂灌”现象成为普遍，学生对该课程内容的掌握和应用难度较大，学习积极性难以调动。
（二） 基本概念模糊，难以培养创新性思维
基本知识的深刻理解，是创新思维形成的力量之源。一些教师在课堂教学中对基本概念强调不够，分析不透，着重于公式推导、施工工艺或科研项目介绍等细枝末节的讲解，本末倒置，背离了岩石力学课程设置的初衷。重点概念比如地应力、流变、强度理论、应变软化现象、剪胀、尺度效应、围岩支护工作作用原理等内容应该重点分析。此外，由于岩石力学部分内容与材料力学、土力学内容相近（如强度理论、剪胀、三轴试验、二次应力和附加应力等），如果不进行相关内容的分析对比，学生容易产生疲倦心理，导致思想上的不重视。
（三）标准选择混乱陈旧
如前所述，由于岩石力学是多个专业的专业基础课，每个工程领域都有各自的行业术语、标准、规范和教材。但是如果教师在岩石力学基础知识和工程应用方面的讲解都遵照本行业的规范和术语，将会造成学生知识面过窄，不利于国家通用标准的推广和学生就业；若完全脱离行业工程背景，则教学过程难免出现学非所用、理论脱离实际。如何达到“按通用标准和行业标准培养工程人才”的目标值得思考。随着工程技术的发展，很多新理论、新技术和新方法蓬勃发展，国家相关部门也会适时推出新的标准和规范，比如深部资源开采带来的“三高一扰动”、软岩大变形和冲击地压灾害频发等问题。但是由于教材的更新速度较慢，如果授课教师不能及时跟踪行业发展动态，将会导致课程知识体系陈旧无用。
（四）忽视工程能力的培养
实践是工程教育培养的关键环节，岩石力学是一门应用性很强的工程学科，然而受授课时间、资金、场地和工程条件等因素制约，目前的教学方式主要以书本知识传授为主，强调科学基础，试图传授更多的理论知识，理论与工程实践脱节严重，忽略了工程的系统性及其实践特征。“重理论、轻实践，重课堂、轻课外”的教学模式导致学生动手能力差、工程能力弱化，对于岩石力学课程中诸如地应力测量方法、监控量测、松动圈测试、超前地质预报和地下工程支护技术等工程现场的常规问题无法直观体验，不适应企业要求。这种现状不符合岩石力学服务于工程的课程特点，难以激发学生学习的积极性和创造性。
三、面向“卓越计划”的教学改革思路及实施路线
学校土木工程专业分为矿山建设工程、城市地下工程、工民建工程和交通土建工程四个方向，所有方向都开设岩石力学课程。依据专业实际情况，以矿山建设工程方向为重点，具体就面向“卓越计划”的岩石力学课程教学改革思路及实施路线进行深入探讨。
（一）教学内容模块化，合理选择培养标准
为了达到“学校按通用标准和行业标准培养工程人才”的要求，在教学内容安排上不能 “一刀切”。首先将教学内容模块化，根据不同培养方向调整培养方案。
（1）“前置基础”模块4学时，包括岩石力学课程中涉及的材料力学、弹性力学、工程地质学和土力学等前置学科的基础知识，根据各方向前置课程的授课内容确定合理的知识点。比如，弹性力学课程不在工民建方向的培养计划之内，对该方向应该加大弹性力学的权重。
（2）“岩石力学基础知识”模块20学时，包括“岩石组构及其物理性质”“岩块变形与强度”“弱面变形和强度”“岩体变形和强度”以及“原岩应力”等5部分，是各专业方向按共同标准和要求学习的内容。模块内容中岩块室内物理性质（如含水率、耐崩解性等）、强度和变形试验、岩体原位变形、强度和声波速度试验以及原岩应力测试等内容，应严格按照通用的国家标准GB/T 50266―2013《工程岩体试验方法标准》来讲授。
（3）“工程应用”模块8学时，根据专业方向的不同，选择各方向重要的工程应用及案例进行讲解。岩体分级是各方向都应该着重讲授的内容，应该以通用标准GB/T 50218―2014《工程岩体分级标准》为主，并辅以各方向的分级标准。如矿山建设工程方向的普氏分级标准、交通土建工程方向的 JTG D70-2004《公路隧道设计规范》和Q分类等。对于具体工程形式而言，矿山建设工程方向和城市地下工程方向以岩体地下工程为主，工民建工程方向以岩石基础工程为主，而交通土建工程方向则以边坡工程和地下工程并重。各方向还应对工程实践中常见的灾害机理作介绍，比如深部矿山工程中的软岩大变形、煤与瓦斯突出、冲击地压和底板透水等。
（二）强化基本概念理解，培养创新能力
概念和原理是创新的基础，只有掌握概念、清晰原理，才能举一反三而后应用自如。因此，在授课过程中，教师应多措并举，把基本概念讲清楚，讲透彻，让学生深入理解。
（1）刚性试验机是20世纪70年代岩石力学的重要进展，对其机理进行严谨的理论推导，对于初次接触的学生难以激发学习兴趣。为了解释柔性结构比刚性结构易于储存变形能的特点，笔者以弹簧和圆钢柱的压缩为例，让学生很快就明白柔性试验机压缩蓄能的快速释放是使脆性岩样产生爆裂的根本原因。
（2）室内岩样力学试验是课程的重要内容，书面讲解试验步骤较为枯燥，效率低下，但若先上试验课，一缺乏必要的准备知识，二受试验条件所限，难以让每个学生都参与其中，必然导致教学效果较差。由于视觉化的知识能够在短时间内留下深刻的印象，因此，可采用拍摄试验全过程的方法，包括声波速度测试、单轴压缩试验、单轴抗压强度试验、直接剪切试验、角模压剪试验、巴西劈裂试验和点荷载试验等，在每个试验讲解前播放视频，然后书面讲解试验机理和数据处理程序，最后通过试验课直观体验，巩固教学效果。
（3）原岩应力是地下工程围岩变形、破坏的根本源动力，在岩体工程具有举足轻重的地位，并由此带来“先加载，后开挖”、次生应力、开挖扰动和围岩等一系列岩体工程特有的概念。对于从理论力学、材料力学、弹性力学和结构力学一路学过来的学生而言，理解这些概念并非易事。笔者选择理想试验的方式来形象化该概念，具体来讲，就是将地层简化为弹簧-质点系统。该系统在重力作用下平衡后，弹簧发生压缩变形，系统内存在“原岩应力”，此时“开挖”去除一部分质点，必然带来“应力重分布”和“开挖扰动”。
（三）深入工程现场，提升工程能力
为达到“行业企业深度参与培养过程，强化培养工程能力”的培养目标，学校土木工程专业矿山建设工程方向实行“卓越计划”培养方案，学生企业实训学时达到36周，有充足的时间在煤矿现场进行实践学习。在学院层面与永煤集团车集煤矿、城郊煤矿签订了本科生合作培养协议，建立了现场实践教学基地。
在这种良好的前提下，可在课堂教学（32学时）之外，将部分课堂教学内容与学院在煤矿现场的科研项目有机结合，相互配合，是一种高效集约的授课模式，既可以加深学生对理论知识的认识，又能提高学生的动手能力。如课堂内的“岩体声波速度测试”与现场巷道松动圈测试，“原岩应力测试”与现场常用的空心包体法测试，“古典地压理论”与支护结构地压实测方法等。在教学过程中应该在确保安全的前提下，采用小班精细化教学模式以适应现场的恶劣条件。
聘请富有工程经验的工程师与授课教师进行交流合作。选择科学的授课方法、制定合理的授课内容是一种有效的培养方式，既可以使学生尽快适应企业要求，又能对青年教师起到帮助作用。比如：参观软岩大变形实例，加深学生对岩石流变的认识；观摩支护施工流程，掌握新奥法施工的原则；通过“沿空留/掘巷”“应力转移维护巷道”等工程措施的学习，深刻理解开挖引起原岩应力重分布机理在现场的应用。
四、结语
工程教育必须“回归工程”， 在“卓越计划”下的岩石力学课程教学改革，要以培养学生的工程实践能力和创新能力为目标，注重行业背景，优化教学内容，丰富教学手段，重视基础概念与机理，深入工程现场，加强实践环节，激发学生兴趣，切实提高教学质量，培养行业需要的优秀工程人才。
摘要：岩石力学既是基础学科，又是技术学科，是岩土工程、采矿工程和石油工程等本科和研究生专业的重要基础课程。本文着重以石油工程研究生专业为背景，从课程特点出发，探究建设全英文岩石力学课程的必要性及可行性，促进全英文教学在高校教育改革中的推进，发挥全英文教学在提升研究生素质中的作用，为培养岩石力学研究人才提供有效思路。
关键词：岩石力学；全英文教学；课程建设；必要性
岩石力学作为理论性和应用性很强的学科，在国民生产和生活中具有十分广泛的应用。岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩体的力学以及力学相关现象的一门新兴科学，也就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科学[1]。目前，我国绝大多数高校的研究生基础课程以普通话作为教学语言，港澳台地区主要使用英语教学或加大英语授课范围。随着高校自身国际化建设及来华留学生的增加，研究生在从事各种学术活动中，英语是必须掌握的国际通用的科技语言。采用英语传递信息已成为全球文化与科学的主要形式[2，3]。全英文教学，即在课堂上使用英文进行学科的讲授，它已经成为实施全英文教育的重要手段之一。全英文教学也是高等教育国际化的重要指标之一[4]。通过调研分析国内外高校特别是石油类高校研究生教学过程存在的问题，我们对岩石力学建设全英文课程的必要性进行了探讨。
一、目前研究生岩石力学课程的问题
（一）教学模式相对单一
由于岩石力学的理论性比较强，学生理解和应用知识的难度大，影响了学习的自觉和主动性，只通过单纯讲授式的方式已不能满足研究型创新人才培养的需求[5-8]。同时岩石力学的理论推导的要求比较高，并和实际工程结合比较紧密，因此仅靠传统的教学讲授方式，不能提高研究生独立自主学习的能力。传统的教学模式过于强调书本知识，不能很好地进行理论与实践相结合，学生的实际运用能力相对较差，学习的兴趣和积极性不高，对教师教授的知识不敢表达自己的看法和意见，批判性能力不高。
（二）教材内容相对落后
随着国内外科技发展和工程投入，包括高铁建设、非常规油气开发、核废料深部处置、可再生能源开采利用等领域，使得岩石力学的理论研究、室内外试验、现场检测和经验积累方面取得了突出的成就[9]。但是，目前岩石力学的研究生教材内容存在落后实际发展的现象，存在理论和现实脱节的情况，教材内容不能很好地反映当今世界先进的技术和经验，使学生们不能接触到先进的科学技术和理念，引用欧美全英文教材或译著类教材已迫在眉睫。
（三）教学对象更加多元
随着高校国际化建设和留学人员数量不断上升，以中国石油大学（北京）为例，一般研究生教学班由本土学生和来自亚、非、欧及拉美洲的留学生混合组成。由于学生的教育背景特别是语言基础会影响到接受能力，以普通话或双语方式的课程教学，已不能满足现有情况的需求[10，11]。
（四）教学语言需求更多
随着国内科技的迅速发展以及本土研究生英文基础的逐步提升，研究生有较好的英文写作和阅读能力，而亟需提升口语和听力的能力。不少研究生在就读期间还要进行国外访问交流等活动，更加需要直接运用英文进行学习和交流。
（五）教师队伍缺乏多元
面对高校生源国际化程度的提高的状况，教师队伍的国际化程度还有待提高，国际学生的文化背景及思维习惯等与本土教师有较大异同。邀请国外岩石力学相关领域专家前来讲学或讲座，也成为提升本土研究生及来华留学生专业水平的迫切需求。
二、采用全英文进行岩石力学课程教学的必要性
（一）采用翻转式课堂教学手段，提升研究生课题研讨能力
在岩石力学研究生课程教学改革方案中，要以学术型人才为目标，对于小班教学规模并且具有本科岩石力学基础的研究生，通过涉及岩石力学的外文资料包括课件、原版书籍或文献等，提出岩石力学的关键概念和问题，鼓励学生结合自身专业侧重方向及工程课题给予自学并研讨，并在课堂上用全英文给予探讨和讲述。
（二）采用全英文教学语言，提升研究生国际化学术能力
在岩石力学课程教学改革方案中，要以国际化学术人才培养为目标，在教授专业知识同时，普及岩石力学专业英语词汇。选取教材可以采用外文原版教材或添加外文辅助教材，以及译著教材作为参考，以此跟进国内外岩石力学的发展。在教学过程中，突出专业词汇的解释并提供给学生外文资料包括文献进行自学参考。
（三）采用全英文教学材料，提升研究生英文阅读和表达能力
首先，全英文教学的实施可以为研究生打下岩石力学专业英语词汇的基础，打下科技英语写作的基础。国际化学术交流是研究生学术活动的重要组成部分，包括查阅国际期刊、出席国际会议、主讲国际会议口头报告或海报、留学交流访问以及接待外国专家等。通过课程讲授发现，大学英语及研究生英语课程，主要不涉及专业英文及科技类专业英文写作，因此对于研究生的专业培养而进行的全英文专业课程教学是充满必要性的。其次，全英文教学中也可实施中英文专业词汇对照，帮助研究生对专业内容的理解认知。专业词汇的定义和表述习惯按照英文更加准确，可以使学生避免直译成中文后误解问题的出现，而对英文词汇构成方式的理解可以使学生对英文类似生词加强理解。
（四）采用全英文教学手段，提升来华留学生的学习效率
随着国内研究生教育国际化影响的提升，来华留学生从事专业学习的数量逐年增加。以我校石油工程专业为例，来华留学生具有较好的英文基础，但中文基础薄弱，通过全英文教学手段使得来华留学的研究生，迅速进入岩石力学课程学习状态，并展开专业学习和研究。
（五）采用全英文教学方式，方便外国专家直接受邀讲课
随着国内高校国际化水平的迅速提升，直接邀请国外专家讲学的做法日臻成熟。以我校石油工程专业为例，邀请美国和欧洲相关石油工程领域的外国专家定期来访，给研究生国际班学生授课，并开展相关研究。
三、采用全英文进行岩石力学教学的可行性
（一）高校教师的英文水平可以胜任全英文教学要求
目前高校教师尤其是青年教师中，具有海外学习经历者占很大的比例，其需要通过英文发表学术成果。因此，这些教师的专业英语能力是全英文教学的重要保证。
（二）岩石力学的教学资源
例如石油工程岩石力学方向有很多国外经典的原版教材或专著，这些教材不仅包含了理论、概念或原理讲述的基础教材，也有反映国际前沿的专著或文献。
（三）高校的国际交流可以为全英文教学提供支持
目前，高校开展邀请国际知名学者前来访问讲学的质量和数量逐年提升，邀请国际岩石力学方向的知名学者为研究生开展学术报告是全英文课程教学改革内容的亮点和点睛之笔。
（四）高校的本土研究生具有较强的英文阅读和写作能力
目前，高校本土研究生一般都具有六级英语水平，其中相当一部分通过雅思、托福或者GRE等国外高级别英文语言水平考试，完全具有直接接受全英文专业教学的能力。
（五）高校的来华留学生具有较强的英文表达和阅读能力
目前，高校来华学习专业的留学生逐年递增，以中国石油大学（北京）石油工程专业为例，来自中亚、南美和非洲的研究生具有较好的专业基础，英文表达和阅读能力强，为开展全英文教学创造了有利条件。
总之，以强调理论与实际结合、国际化学术能力和全英文学习及研讨能力为课程建设的主要目标，需要进一步提升教师全英文教学水平，加强全英文教材建设，完善课程内容和教学方法，最终让研究生在自主学习的理念下掌握课程内容并提高英文水平。通过课程学习，为进一步扩大专业领域国际合作交流，跟踪国外专业领域研究动态和成果奠定坚实的基础。
摘要：为提高岩石力学课程教学效果和工程硕士培养质量，文章对该课程教学进行了改革探索。主要内容包括：教学方法的改革（重视启发式教学、尝试讨论式教学）、开设自主性实验和布置综合性作业等。通过改革，该课程教学质量明显提高，学生满意度大幅提升。
关键词：岩石力学；教学改革；启发式教学；讨论式教学；自主性实验；综合性作业
岩石力学是石油与天然气工程领域工程硕士的一门专业学位课。课程的任务是：讲授岩石的物理力学性质、岩石的强度理论、岩石的流变理论、地应力及其测量、岩石中流体压力和流动，通过学习使学生能够运用上述理论知识，解决石油工程中遇到的岩力学问题。如测井解释与岩石力学、井壁稳定、水力压裂、油气井生产出砂等[1-2]。
与学术硕士生相比，工程硕士生入学时理论知识水平较低，基础知识较薄弱，力学功底较差。根据国务院学位委员会制定的工程硕士专业学位设置方案，工程硕士应侧重于工程应用能力和解决实际问题能力的培养。
针对工程硕士生的特点，结合岩石力学课程任务，重庆科技学院岩石力学课程教学团队坚持不懈地开展课程教学改革，以提高教学效果和人才培养质量。
一、 教学方法的改革
教学方法主要是指在课堂教学过程中，教师向学生传授知识的技巧和手段。科学的教学方法可以提高学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性和主动性，同时还能强化知识记忆，提高学习效率，起到事半功倍的效果。课程教学团队在课堂教学活动中一直重视讲课的技巧，不断尝试新的教学手段。
（一）重视启发式教学
启发式教学通常根据教学目的、内容、学生的知识水平和知识规律，采用启发诱导传授知识，使学生积极主动地学习，它对学生学习能力的培养和智力水平的提高很有帮助[3-4]。工程硕士生力学功底较差，理解能力不强，为更好地完成课程教学，需在讲课中善于运用启发式教学。
启发式教学通过提问，激发学生的求知欲望，通过合理的安排教学内容，引导学生深入学习和思考，增强学习兴趣，变被动学习为主动学习[5]。以下结合教学团队的教学经验，通过展现五个知识点的讲解思路，阐述启发式教学在岩石力学课程教学中的运用。
Mohr-Coulomb强度准度是岩石力学课程的一个重要知识点。在开始讲解时，先提问学生：一个截面的抗剪强度与作用于该面上的正应力是否有关系？有的学生说没有，有的说有；接着教师指出，不同材料抗剪特性不同，有的抗剪强度与正应力没有关系，如钢材；有的则有关系，如岩石。那具体存在什么样的关系呢？随着正应力的增大（受压为正），抗剪强度也增大，准确说两者是一个曲线关系，即满足Mohr准则，但工程中为简单起见，假定两者为线性关系，即Coulomb准则。
在讲解Griffith准则时，先联系前面提到的岩石抗拉抗压强度比值，抗拉强度约为抗压强度的1/10，这是为什么呢？原因在于岩石非均质体，教材第一章节提到过岩石内分布有无数微小裂隙，当岩石受压时，裂隙闭合，当岩石受拉时，裂隙端点产生应力集中，缝端破裂，裂缝扩展。Griffith根据缝端扩展思路，得到Griffith强度准则，最终得到岩石的抗拉强度约为抗压强度的1/8，这与岩石实验结果比较接近。
在讲解岩石蠕变时，先提问学生，一个油气生产井钻到设计深度后是否需要及时固井？结合实际的生产经验，学生们都能回答是；这是为什么呢？如果不及时固井会出现什么情况呢？有些学生回答井孔会发生变形，甚至破坏，这样就引出了岩石蠕变的概念：荷载恒定作用下，变形随时间增大的性质。钻井刚开始发生的是弹性变形，变形较小，但如果不及时固井，井壁岩石会发生蠕变，随时间增大，蠕变越大，最终可能会导致井壁坍塌。
在讲解声发射法测岩石地应力时，先提问学生：在岩石受压实验中，当岩石宏观破坏时是不是听到了一声脆响？学生们都能回答听到了，那在宏观破坏之前岩石内部会不会发出声音？答案是肯定的。教师可告诉学生在宏观破坏之前，岩石内部会出现微观破裂，会向外发射声波，只是由于人耳接收声音的频率和强度有限，无法听到，但可以借助仪器收集到。根据Kaiser的研究，当施加荷载大于岩石先前受到的最大荷载时，发射声波陡然剧烈，因此可以据此确定出岩石在地底受到的地应力大小。
在讲解岩石中的固结问题和有效应力概念时，给出一张图片，图片中是一个装满水的圆筒，筒顶面被一个带小孔的活塞封住，用一根弹簧将活塞下表面支撑在圆筒底面，当活塞上表面突然施加一个竖向力时，提问学生：在施加力的一瞬间，弹簧有没有受力？有的学生没有反应过来，说有受力。这时告诉学生，在施加力的一瞬间，圆筒内的水根本来不及排走，筒内水的体积不变，弹簧变形为零，因此没有受力，竖向力全部由筒内水承担。图片中的弹簧相当于岩石骨架，而筒内水相当于岩石中的孔隙水。参照图片，在岩石受到外界压力的初始阶段，孔隙水来不及排出，孔隙水压等于外界压力，随着孔隙水的逐渐排出，孔隙水压下降，外界压力才部分转由岩石骨架承担，这部分压力才是引起岩石骨架受力变形的真正有效力，称为岩石的有效应力，而随着有效应力的增大，岩石骨架发生沉降变形，即为岩石的固结问题。如此把一个非常专业的问题通过一个形象的图片向学生讲解清楚。
（二）尝试讨论式教学
讨论式教学法是现代教学改革中比较受推崇的一种教学方法，是指教师在分析教学目标的基础上，精心设计某一问题，并指导学生在讨论中各自发表意见，以寻求问题的答案，从而使学生的能力得到锻炼的一种教学方法。讨论式教学把课堂上单纯的教师讲、学生听调整为学生讲、学生听、教师点评，对学生来说是一种更积极的学习方式[6]。
从学生的角度看：讨论式教学法一是可以培养学的表达能力、批判能力、自学能力、合作能力和自我认知能力；二是可以使学生改变保守的学习心态， 体会到分享的快乐；三是可以培养学生的团体意识和合作精神，并促进学生之间的友谊；四是可以加深学生对知识的理解，并能很好地应用所学的知识。从教师的角度看：讨论式教学法一是有利于改善师生之间的关系，使师生关系更融洽，让教师真正成为学生的良师益友；二是有利于教师角色的转变；三是有利于改善课堂气氛，使学生的思维充分活跃起来，从而更好地实现
教学目标[7]。
讨论式教学在国外被普遍采用，国内由于高校扩招，本科生课堂教学人数太多，无法组织每位学生开展讨论，但对研究生教学来说，由于人数少，可以积极尝试讨论式教学法。
在岩石力学课程教学过程中，任课教师在上一节课结束时向学生公布下节课的讨论议题，要求学生预习相关知识内容，写好发言提纲，做好讨论准备；课堂讨论由教师组织，但以学生讨论为中心，教师仅作适当的引导；讨论完后教师再作点评。
针对工程硕士生的特点，讨论议题难度要适当，要保证学生都有参与讨论的机会。在岩石力学课程教学过程中，可选取作为课堂讨论的议题有：岩石的物理力学性质、岩石的蠕变机理和模型、水压致裂法测地应力、油田地应力的预测模型、利用测井资料解释岩石力学参数等。教师根据课程教学进展情况，选取3-4个议题，每个议题的讨论时间控制在30分钟以内，学生讨论的积极性和讨论水平作为课程评分考核的指标之一（占10%）。
在两个年级的教学活动中，通过开展讨论式教学，学生对知识点的掌握更加深入，同时也提高了学生的学习兴趣和语言表达能力。
二、 开设自主性实验
自主性实验是在学生掌握了一定的实验技能后，让其独立设计并完成一个只给出题目的实验。该实验能把动脑和动手有机地结合起来，充分培养学生独立分析问题、解决问题的能力，培养他们的创新意识和创新能力[8-9]。
自主性实验与传统的实验方法有很大的不同。在传统的实验过程中，教师为学生提供了详细的实验讲义，学生只要按照教师的要求正确操作即可，整个实验过程中学生只是一个被动的接受者，这种方法培养出的学生只是在实验的基本技能上得到了训练，很难谈得上具有创新能力和创新思维，这也使得学生的学习劲头不高，参与实验的兴趣不大。而自主性实验的开设，弥补了这种教学方式的不足，它将主动权交给了学生，让学生成为实验的主体，自主性实验没有详细的实验讲义，学生要从查阅有关的资料开始，到确定实验步骤―制定实验方案―完成实验―对实验数据整理分析―得出结论―提交实验报告，这种创造性的工作，为学生提供了一个自由想象和大胆创造的空间，能极大地激发学生的创新欲望。
目前重庆科技学院工程硕士岩石力学课程包含5个共10学时的实验，全部是自主性实验，实验项目有岩石单轴抗压实验、岩石抗拉实验、岩石三轴抗压实验、岩石蠕变实验、声发射测试地应力实验等。每次实验都提前一个星期布置给学生，要求他们自己查阅资料，制定并提交实验方案，交实验室指导教师审查。实验过程也完全是学生自己主导，指导教师只负责仪器安全操作的监督。学生完成实验后，提交实验报告，由实验室指导教师批阅。实验成绩占课程评分考核的20%。
通过开设自主性实验，提高了学生的动手能力和独立分析问题、解决问题的能力，培养了学生的创新意识。
三、布置综合性作业
综合性作业是指需要综合运用到不同课程的知识或同一课程的多个知识点的作业。布置综合性作业可以促使学生将多个知识点融会贯通，训练学生综合运用知识解决实际问题的能力。
在岩石力学课程教学过程中，教学团队目前设计了两道综合性作业。作业1：根据某蠕变实验曲线确定岩石的蠕变模型参数。该作业既要用到数据拟合的知识，又要用到岩石蠕变模型的知识。数据拟合时要求采用两种以上的方法，一种是手算，一种是借助于Excel 或其它数据拟合程序。作业2：Matlab编程采用滑动加权最小二乘法拟合地应力。该作业要用到Matlab编程知识、滑动加权最小二乘法知识和地应力场的知识。两次综合性作业成绩共占课程评分考核的10%。更多的综合性作业题目将在后期教学中设计。
四、结语
通过教学方法的改革、开设自主性实验和布置综合性作业，岩石力学课程教学质量得到明显提高，教学满意度调查显示，学生对该课程的教学满意度由改革前的76%提升到92%以上。教学改革没有终点，教学质量的提高只有进行时，岩石力学课程教学团队将坚持改革进取，秉承全心全意为学生的教学宗旨，不断提高应用型高层次人才的培养质量。
摘 要：针对岩石力学课程概念理论多，计算量大，习题偏难，学生学习的参考书有限的情况，本文提出了作业题讲解训练和对考试题命题方式进行改革的研究。加强基础知识训练，不搞偏难题目，帮助学生树立学习信心，促进学生构建专业学科知识体系;将题目涉及的公式和基本概念的来龙去脉，借助图解法都一一展现，多数学生能够较快地理解公式和基本原理，教学效果良好。日常训练和命题考试时引入考研试题，既降低了考试压力，又激发了学生斗志，多数学生接受了挑战，提高做题的兴奋点，答题的正确率明显提升。通过习题和考试题训练，岩石力学教学效果和学生对知识的理解有了普遍提高。
关键词：作业题;考试题;考研真题;命题
岩石力学课程包涵的内容多，公式多，并且计算量偏大，知识琐碎，如何学好这门课是许多学生要面对的一大难题。特别是在大一大二阶段学习过理论力学、材料力学的课程后，许多学生对力学有关的课程感到害怕，在心理上已经默认岩石力学又是一门难以跨越的课程，学习的信心随即垮掉。面对这一情况，通过近几年的教学实践，我校着手进行了一系列的尝试和改革，总结了一些经验。
众所周知，岩石力学包涵众多知识点，有基础概念、基本理论，还有较为抽象难以理解的知识点，如岩石的蠕变理论、岩石的强度理论、地下空间围岩应力场计算等内容，着实难倒了一批学生。教学过程中遇到以上知识点，教学速度、学生听课效率明显下降。为改变这一状况，我们采用习题训练和考试命题方式改革方法，来增强学生的学习信心，收到了良好的效果。
一、改变讲题思路，重在落实基本概念和理论
讲解完教程上的习题后，教师应再给学生布置部分类似习题进行训练。多数学生能够通过模仿把题目做出来，但是其中部分学生因为没有理解基本概念和公式，思维灵活性较差，照办照抄例题的思路去解题，结果可想而知。遇到这一情况，教师应改变过去的讲题方式，比如在讲解有关库伦-莫尔强度理论的习题时，许多学生可以靠死记硬背记住此公式，但无法说出具体的道理，也就是没有深入理解，面对这种情况，教师采用深入浅出的办法将涉及此公式的概念和公式一一列举，又进行公式的推导和岩石力学实验现象的讲解。
借助图形记忆法，将微元体力学平衡模型和应力莫尔圆图形进行再次展现，然后逐步推导，通过梳理整个过程，多数学生掌握推导过程，因此许多学生就很快能够理解公式（2），并且能够灵活多样地运用到此类题目的求解中。通过分析学生期末考试的结果发现，这类题目答题效果非常不错。
二、在习题中，掺杂部分重点大学的考研真题，增强学生学习信心
许多重点大学每年岩石力学的考研真题是一个丰富的宝藏，通过挖掘和分析发现，许多题目可以用于日常教学，让学生练习，通过训练，许多学生因为做出部分题目或一个题目的大部分内容，逐渐增强了学习的信心。女同学表现得尤为突出，工科的许多女生普遍感觉力学难学，但她们在背诵基本概念上较占优势，我们在编排题目时，尽量多安排一些概念题和问答题，这样多数女生都能够回答正确，逐渐对岩石力学有了信心，同时也提醒学生，课程知识点是非常深奥的，但只要抓住了多数基础知识，完全能够学会这门课程。
三、在考试中，注重考察基础知识，不追求难题偏题怪题;利用心理暗示作用，激发学生挑战考研真题激情，树立信心
基础知识，特别是基本概念、公式和原理是构成一个学科的基本元素。注重对基础知识的考察，可以促进学生理解概念，帮助学生构建自己的专业知识体系，所以一般考试中的基础知识分值占总分的60%-70%左右。
对于重难点，许多学生反映听不懂，我们采用卸压方式，就是把往年重点大学的部分考研真题展现给学生，暗示学生这是考研真题，难度并不大，你们看后也可以做出来，从而让多数学生逐渐树立起信心。在此基础上，逐渐让学生认识，学习内容虽难，但是考试题目还都是基础知识，但难度大的题目占的分值较少，许多学生认为自己能够做出来最难的考研题目，对于一般的题目会更有信心。其次，暗示学生，考试的题目有可能超过考研的难度，不仅是题量上，还有难度上，暗示的目的是给学生适当的学习压力，另外的主要目的让学生通过考试，明白考研题目的难度比期末考试的小，对于一些学生来说考研更不在话下，这样更加激发了学生学习岩石力学的信心。通过实践教学发现，有许多学生在研究生考试中的岩石力学考试中分数考得非常高。这无疑推动了在习题和考试命题上的教学改革进一步深入。
三、结论
通过作业题训练和考试题命题改革，有效促进了岩石力学课程教学效果，提高了学生的学习兴趣。
通过有针对性的课后习题和课堂习题的训练，学生的学习目的性增强。通过训练，许多学生克服了在听讲理论时开小差、做题时不精力集中的毛病。
在课堂上训练习题时，教师可直接引用一些历年重点高校的考研真题，暗示学生这是某某高校考研真题，这样极大地调动了多数学生的积极性，使他们能够快速进入状态，有的学生认为做出这些考研真题，就能够考上研究生，或者达到研究生的水平，因此格外认真。在部分考试题下面插入题目来源说明，告诉学生这是某高校哪一年的考研题，考后多数学生反映这些题目做得好。
沿袭“题海战术”的传统教学方式，针对难点，将题目涉及的公式的来龙去脉和推导过程都一一展现，借助图解法帮助学生理解和记忆，多数学生听讲之后都能够很好的地理解公式，摒弃了过去靠死记硬背的学习方法，收到了良好的教学效果。
摘 要：岩石力学是采矿工程专业的主要专业基础课，存在实践性强和理解难度大等特点。将数值模拟技术与多媒体及其他先进的手段结合，应用在岩石力学的课堂教学中，可以激发学生的学习兴趣、加深学生对课程教学内容的理解、扩大学生的专业知识面、促进学生学习方式的转变。从而提高了岩石力学课堂的教学质量。
关键词：数值模拟技术 岩石力学 课堂教学
一、引言
岩石力学作为采矿工程专业的主要专业基础课，横跨工程力学、地质学、数学等学科，是一门应用性较强的学科。课程设置的主要目的是解决在矿山开采过程中所遇到的种种岩石力学问题。在岩石力学教学中，岩石在各种载荷（单轴压缩、单轴拉伸、三轴压缩以及剪切等）作用下的力学性质是一个复杂而重要的基本教学内容，通过对该内容的学习，既要求学生掌握岩石力学的基础理论知识，又要求培养学生良好的分析解决问题的能力。由于该课程的课堂教学与实验教学不可能同步开展，因而学生对岩石的各种力学性质缺乏直观认识，造成了理解上的难度，影响了教学效果。因此，有必要采取先进的教学方法与手段来提高课堂教学效果。作为已在工程实践中得到广泛认可的技术手段，数值模拟技术可作为一种有效的教学辅助工具。
二、数值模拟技术的特点
数值模拟主要是指通过数值计算方法再现已知的力学现象，强调运用数值模拟的结果对实际试验中观测到现象的解释。岩石力学课堂教学中所教授的岩石力学性质正是对已有研究结论的陈述与表达，学生恰恰缺乏对已知力学现象的直观认识，而数值模拟技术能够弥补这方面的不足，数值模拟方法有很多，为此开发出的软件同样很多，本论文采用国际通用的采矿工程专业分析软件―FLAC3D，其具有如下特点：
（一）建模的丰富性
网格建模是数值分析软件计算的前提，类似于工程实际中选定研究对象或实验室实验前的试件加工。FLAC3D内置功能强大的网格生成器，有13种基本形状网格，可以快速生成各种复杂的三维网格，这为特定的采矿工程问题的建模提供了便利。
（二）计算的专一性
FLAC3D专为工程力学分析而开发，其内置有12种力学本构模型，能够适应各种力学分析。并且FLAC3D有静力、动力、蠕变、渗流和温度5种计算模式，各模式间可以相互耦合，可以模拟各种复杂的工程力学行为。
（三）表达形式的多样性
FLAC3D具有强大的绘图功能，能够实现各种图形和表格的绘制。通过在瞬态计算或动态计算进行量化监控，从而获得计算过程中的节点、单元的参数，并借助函数关系曲线直观地分析系统的平衡与破坏状态。
（四）操作的互动开放性
FLAC3D几乎是一个全开放的系统，通过其独特的人机交互模式，使用者几乎参与了从建模、参数调试到计算结果输出等的全部过程，因而深刻理解分析的实现过程。如使用者可以在数值实验中进行伺服控制，可以指定边界条件，等等。这与岩石力学实验的过程是相同的，并且可以获得更加丰富的实验数据。
三、教学案例分析
在进行数值模拟技术辅助教学前，应该做好如下准备工作：①明确本次教学目的。教学前需要预先将相关内容先讲授给学生，包括试件的准备、加载条件、数据的获得手段以及数据的分析方法等等。在讲授的过程中给学生留一些问题，让学生带着问题来听课，这样会比学生茫然地听课效果要好；②简要介绍数值模拟技术。这里不是教学重点，可以一带而过；③教学过程中观察的重点。这里需要留一个小作业，要求学生描述数值模拟过程中的各种变化，实际上这可看作是对数值模拟技术辅助教学的后评估，检验教学效果。
岩石力学教学中，岩石在单轴压缩时的变形特征是课程中关于岩石力学性质的第一个内容。这对于学生来说理解较困难，在教学中也是一个难点。下面以岩石在单轴压缩的数值实验为例来说明数值模拟技术在岩石力学课堂教学中的应用。
首先，建立试件模型。图1为在FLAC3D中所建立的试件模型，模型按照教科书的要求标准建模（长度与直径比为2），该模型已被网格化；其次，设定试件的应力边界条件。这里结合讲解岩石在不同荷载条件下的力学特征，加深学生对岩石的力学性质影响因素的认识。具体到本次教学，在试件的垂直方向分级施加载荷，采用国际岩石力学学会建议的加载速率0.5MPa/s；最后，进行数据分析。在数值实验过程中采取轴向应力与应变，实验结束后获得的应力―应变曲线见图2。经比较分析，可以发现，该曲线与岩石在实验室加载所获得的曲线相比，两者无论是曲线的发展过程还是曲线的形态特征都极其地相似，并且这一发展过程能够以动态的形式呈现在学生面前。
四、教学效果
通过在我校采矿工程2012届、2013届这两届学生的教学实践，教学效果如下：①激发了学生的学习兴趣。学生课余时间提问题的积极性明显上升，改变了学生对力学类课程除了计算还是计算的消极印象；②加深了学生对课程教学内容的理解；③扩大了学生的专业知识面。数值模拟技术在课堂的应用拓宽了学生的思路，激发了学生学习数值模拟技术的兴趣，为学生打开了一扇知识大门；④促进了学生学习方式的转变。学生通过这一教学形式，认识到问题解决方式的多样性，提高了解决问题的能力，能够引导和推动学生积极地投身到应用研究型的岩石力学学习。
五、结语
数值模拟技术结合多媒体及其他先进的手段应用在岩石力学课堂教学中，可以在学生缺乏直观认识的情况下，激发学生学习的兴趣，对于加深学生对岩石力学课程相关知识点的理解、推动岩石力学课程的教学将起到重要的作用。但是，数值模拟技术只能是起到辅助教学的作用，它仅仅是展示已知力学现象的作用，并不能完全替代实验教学。因此，学生动手做力学实验还是必须的，只有这样相互对照、验证，才能够加深学生对所学知识的认识，提高教学效果。
【摘 要】针对工科院校岩石力学实践教学环节实行困难的问题，本文提出了结合工程实践的数值实验方法。通过分析数值实验方法以及工程实例案例教学方法的优点，得到了将数值实验与工程实践相结合的必要性。通过实例分析，充分说明了与工程实践相结合的数值实验方法的优越性，对工科院校岩石力学的教学具有一定的指导意义。
【关键词】岩石力学；数值实验；工程实践
《岩石力学》或《岩土力学》一门基础课，其目标是培养学生认识及解决现实生活中的工程问题，具有实践意义鲜明的特点。因此历来岩石力学课堂都十分重视实践教学环节。但由于工程实践的复杂性，室内物理模拟实验很难满足实际教学的需要。对此很多学者进行了深入研究[1-3]。唐海[4]等提出：岩体力学教学中需要重视研究型教学。王亮清[5]探讨了如何在教学中引入案例；实践教学方面，岩石力学是一门应用学科，因此实践及实验教学环节非常重要。然而，由于岩石力学应用所涉及的室内实验一般都是高温高压状态，学生动手实验危险程度高，因此，岩石力学实体实验在教学中应用受到很大限制。进入21世纪后，计算机发展迅速，数值仿真技术也应声而起，这给岩石力学的教学带来很大方便。利用计算机模拟，根据理论进行工程实例数值分析[6]，甚至对岩体进行数字模拟仿真[8]。利用数值模拟结果，结合多媒体技术动画演示实践分析结果，丰富课堂色彩及效果[7-10]。
本文以石油工程中的压裂模拟为例，详细阐述数值实验与实践结合在岩石力学教学中的应用效果及特点。
1 案例教学的优点
岩石力学作为高校的一门必修课，常与土木，水利、采矿、石油等专业现场有紧密联系。在本科阶段，本质上讲是要学生理解岩石力学基础理论，但更重要的，是要求学生能够联系生产实践，能够将理论应用于实践，解决实践问题。要达到这一目标，一个重要环节就是工程案例教学。通过对工程案例的分析，提高学生动手及设计能力。但若进行现场实验教学，其实习场所、课时分配以及硬件条件等问题都会产生制约。而且对于一些稍微复杂一点的工程案例，实验室内进行物理模型实验很难达到要求，且存在高温高压因素，风险程度高，因此需要寻找先进的教学方法与手段来提高工程案例教学的效果。
2 数值模拟方法的优点
（1）成本低。适当的数值模拟试验，不必准备硬性模拟器材和材料，大大节约成本。（2）教学重点、难点讲解更透彻。可以将模拟分析过程中的理论单独提炼，达到理论和分析效果交相呼应的目的。通过形象的图形演示，使学生理解透彻，并且认识深刻，不易忘记。（3）扩大学生专业知识面，激发学生学习热情与创造力。通过数值模拟实验的实施，学生对数学方法，如有限元方法、数值分析方法等会产生一定兴趣，从而促进了其他学科的教学。（4）安全性好。数值实验不必让学生亲身接触高温高压条件，保障了学生的生命财产安全。（5）可重复性高。岩石力学作为一门实践性学科，由于其处理目标-岩石的本身结构十分复杂，在实验过程中常出现一些不可预知的情况，也不能保证两次实验结果完全一致，这是岩石本身条件使然，不是理论和仪器的影响结果。数值实验就不存在这个问题了，大大方便了教学。
3 水力压裂模拟与工程案例分析
在石油工程领域，由于疏松砂岩结构特点的影响，其对外载应力变化十分敏感；当疏松砂岩储层骨架所承受的地应力发生变化时，其储层物性参数将会随之发生变化。脱砂压裂过程中，诸多因素影响压裂井压后产能。但室内物理模拟很难对这一状态进行模拟，且无法进行单因素规律分析。为此，本文介绍利用数值模拟方法对压裂动态造缝进行模拟，定量研究动态造缝影响下的压后储层物性参数分布规律及压后渗流速度分布规律。
数值实验中，有限元建模过程中采用了以下两点假设：（1）采用平面应变模型；（2）裂缝为对称双翼缝。因此，模型具有对称性，可采用1/4结构建模。其中储层部分物性参数取自胜利油田孤岛某疏松砂岩油藏。
数值实验的一大优点是可以充分进行压后储层物性参数分布规律研究。影响压后储层物性参数分布规律的因素较多，其中既有动态造缝本身的因素，如压裂造缝几何形态、造缝长度、造缝宽度等，也有储层本身的因素，如储层应力敏感性等，压后储层物性参数分布受以上各因素综合影响。关于裂缝形态的影响，如图1，降低井底压力生产也同样会使疏松砂岩外载增加，即生产过程本身的流固耦合作用也会引起储层渗透率降低，在降压生产单独作用下，裂缝周边渗透率最低降到了0.83μm2，相对于原场渗透率降低了16.8%。越靠近裂缝壁面及裂缝尖端处，渗透率受到的影响越剧烈。
压后孔隙度分布规律研究如图2。模拟过程中孔隙度及渗透率等参数均取为有效应力函数，故模拟压后储层孔隙度分布规律与渗透率分布规律类似，不再详述。另外，由于渗透率应力敏感程度明显强于孔隙度应力敏感程度，这也使得造缝影响下的孔隙度变化率明显低于渗透率变化率。压后弹性模量分布规律研究如图3。当仅考虑降压生产时，储层弹性模量最大为3.21GPa，相对于原场弹性模量增加了7%。当考虑动态造缝效应时，近井眼及部分裂缝周边区域弹性模量明显大于3.21GPa，说明上述区域内动态造缝对弹性模量改变发挥了重要影响。
4 结论与建议
分析可知：室内物理模拟实验方法相比，数值实验有其突出的优点：成本低、重复性高、安全性好，后续分析能力强，尤其是工程实践结合紧密。实践证明，岩石力学教学中，尤其在工科院校的岩石力学教学中，充分利用数值模拟技术，可大大提高教学效果。对于那些室内实验不能模拟的复杂工程案例，通过数值模拟方法便可以得到很好的解决，结合多媒体技术，极大提高学生学习兴趣，掌握更多知识点，取得较好的教学效果。
摘 要：岩石力学参数是分析解决油层出砂、套管损坏、井壁稳定建立本构方程的重要参数，也是地震解释、钻速预测、压裂造缝、渗透率评价和产能预测、油层压实与地表下沉等方面的重要基础依据。随着岩石力学测试参数在油田勘探开发中的应用越来越广泛，以及地震勘探技术在油田开发中的应用与发展，岩石力学测试系统作为一种新的研究手段，在科研生产中的作用就显得更为重要。随着高负荷的使用，设备不可避免的出现了老化现象，部分元器件性能不稳定，试验成功率大大下降。
关键词：岩石力学 成功率 设备改造
引言
岩石力学性质分析技术，是利用三轴向岩石力学测试系统强大的测试功能，进行岩石的力学、声学、渗透性、压缩性、蠕变等方面的测试研究技术。在实验室中模拟地下条件，对有代表性的岩石分别研究各种因素对其弹性特征的影响，将大量的实验结果统计归纳，得到经验关系式，即可外推到实际地球物理问题中去，为井间地震解释寻找剩余油分布，提供强有力的理论基础。
1 因素分析
1.1现存状况
通过参考国内外岩石力学测试的文献、同国内外岩石力学测试机构的沟通和常年来的工作经验，我们总结了正常的岩石力学测试系统应具备的两条基本标准：
（1）试验过程稳定。要求设备具有较高的稳定性，不能因为设备的原因导致试验终止。
（2）试验精度高，数据输出稳定。
目前的三轴向岩石力学测试系统在使用过程中试验成功率下降主要体现在三方面：
（1）设备偶有失控状况发生，失控时所有试验数据显示为“9.999”的错误信息，设备进入“限位状态”。
（2）试验数据波动较大。试验过程中会突然性的出现数据大幅度波动，使得应力-应变曲线的某段急剧上升或者下降，导致图像斜率异常。
（3）试验精度等级不足：试验过程中静止状态时试验数据的百分位数字不停跳动，造成误差范围较大。
1.2要因分析
通过对控制硬件部分、测试硬件部分、及测试校正部分等三个模块的诊断，将影响测试成功率的主要因素排查出来。
1.2.1控制硬件部分：控制器总成稳压电源工作不稳定为要因。
在日常的试验工作中，设备故障具体表现在轴向控制器、围压控制器和孔压控制器所有数据溢出，显示为满量程数据。根据判断，故障的出现是因为控制器总成稳压控制电源工作不稳定造成。每个控制器都有一个限位开关，当电源出现波动，电压超过限位值时，设备就会进入“限位状态”，即试验立即中断。
1.2.2测试硬件部分：径向应变传感器线路严重老化为要因。
测试硬件部分是设备的核心部件之一，也是试验采集电子信号的最上游设备。传感器外部信号传输线长期浸泡在围压油中，并时常耐受高温，因此老化严重，个别地方存在接触不良的现象。调查发现：径向应变传感器的信号传输线个别地方解除不稳定，影响了试验数据的采集。其他传感器及适配器并不存在严重隐患。
1.2.3测试校正部分：测试校正部分为要因。
测试校正工作完成的好坏直接决定了试验误差的大小。由于设备已经工作了相当长的时间，各组件存在一定的磨损，原本设定的一些校正值在此时未必适应目前设备状况。但是，在未对设备进行大规模的改造前，设备的校正不会导致试验数据发生原则性错误，理论上只会影响试验精度。
2 检修措施
2.1对稳压电源进行改进
控制柜中控制总成稳压电源工作不稳定是影响岩石力学测试系统工作稳定性的最主要原因。我们通过反复对比验证确定了控制总成稳压电源的故障，并采取了相应改进措施。
当设备出现故障时，轴向控制器、围压控制器和孔压控制器三部分同时出现错误数字“9.999”，而三个部件同时出现故障有两种可能性：1.三个控制器每个都单独而且同时出现故障；2.控制器总成出现故障，导致三个控制器同时出现“9.999”的错误数字。我们分析认为，第一种情况出现的概率可以说是微乎其微，最有可能出现故障的是共同连接这三个控制器的部件――控制器总成。
经过长期的观察，我们发现尽管绝大多数时间内，稳压电源能够输出相对稳定的直流电源，但是偶尔出现的电压波动是导致设备出现故障的原因。更换了稳压电源以后，我们又继续跟踪观察了3天，发现图像中再未发现非正常波动。在后面的日常工作中，也未见故障再次发生，实验的成功率得到了极大的保证。
2.2对传感器进行线路更新
经过观察，除径向应变传感器外，其他所有的传感器及适配器均没有发生断裂或老旧的现象。径向应变传感器信号线之所以出现接触不稳定的情况，是因为在安装样品时，信号线反复被弯折，再经过长时间的腐蚀和高温，导致个别地方老化。为了提高设备的稳定性，需要对径向应变传感器进行线路更新。
首先在原先已断开的断口两端之间接一段高质量的新信号线。未避免试验中的弯折导致二次断裂，我们接了一段较长的信号线，并将其固定使其不易被外力扯断。由于线路涉及到防腐蚀耐高温的问题，所以密封材料的选择显得尤其重要。经过反复筛选，我们找到了合适的密封胶套，通过热风机加热后用困扎带将其固定包裹在线路外部，起到绝缘防腐蚀的作用。
以下为此次选择的外部密封材料产品型号及名称：H-200E型200℃耐高温氟橡胶热缩套管。
性能和用途：用改性氟橡胶制造，具有超强的抗压、耐高温、和抗化学品腐蚀等特性。高温状态下，仍可提供可靠的抗酸性物质，抗化学性腐蚀保护。最小完全收缩温度：175℃。特性：在高温、低温状态下均柔软、不裂。
改造后，经过为期3周的观察及使用，发现改造后的线路固定的比较牢固，未发生弯折现象。在日常的生产试验过程中，设备运行稳定，没有再次出现因为信号线接触不良导致的设备运行故障。传感器线路改造顺利完成，设备稳定性得到提高。
2.3提高校正系数的精确性
三轴向岩石力学测试系统有着宽泛的测试范围，它能够模拟7000多米地层深度的应力状态，对各种类型的岩石进行力学测试。但在实际测试过程中，我们经常遇到的是1000～2000米甚至是几百米井深的样品。因此大范围量程的各项校正参数对于小范围的测量显然是不够精确的。为此，我们经过认真的分析研究后认为：在系统的硬件精度保持不变的情况下，通过减小量程范围对系统的各项校正参数重新进行校正，可以大幅度的提高测试精度，满足科研生产的需要。因此，我们开展了以下四个方面的校正工作：
2.3.1校正轴向应变传感器
轴向应变传感出厂时设定的应变范围为0～10%，电压范围为-10V～+10V。也就是当样品发生5mm的变形量时，电压值变化20V。我们首先通过改变控制系统适配器中的放大倍数，将应变范围调整为0～1%，在此基础上对其进行校正，使得样品发生0.5mm变形量的时候，电压值变化20V，因此其测试精度提高了10倍。同时，为了满足不同应变量的测试需要，还分别进行了2%、3%、4%、5%等一系列应变范围的系数校正，得出了不同应变范围下的校正系数。在实际的样品测试过程中，可根据其变形程度选用最接近其范围的校正系数来进行测试，从而提高了测试精度。
2.3.2校正径向应变传感器
与轴向应变传感器的校正原理相同，我们对不同径向应变范围进行了校正，得出了不同径向应变范围下的校正系数，与轴向校正系数配套使用。
2.3.3校正压力效应系数
三轴向岩石力学测试系统的围压（即岩层的水平应力）是通过液压油来加载的，在加载过程中不仅测试样品受到了力，样品周围的应变传感器、应力传感器等测试部件也同样受到了液压油的力。在此力的作用下，这些测试部件的测试参数（主要是应力和应变）也将发生变化，从而影响了测试数据的采集。为解决该问题，系统专门设置了用标准块进行校正的压力效应试验，用以消除由于压力效应引起的系统误差。该系统的围压可达到138MPa，但在实际的测试过程中往往只需要达到10MPa左右或者更小。在长期的实践中我们得知压力效应并非是线性的，系统的压力效应实验是将某一压力范围下测得的数据进行线性回归后与标准块进行比较，从而计算出压力效应系数。对于不同的压力，其线性回归的值是不同的，越接近测试压力所做的压力效应试验所测得的压力效应系数越接近于真实值。因此我们制定了每测一批样品前都要根据实际加载的围压进行一次压力效应试验的措施。用该压力效应系数来完成该批次样品的测试。通过对比发现测试精度可提高2～8倍。
2.3.4校正端帽效应系数
三轴向岩石力学测试系统的轴向力可达142吨，它是通过液压缸来实现加载的。对于向样品传递轴向力的端帽来说，它也存在一个变形的问题，同样也需要校正。为了解决此问题，系统也设置了端帽效应试验。在实际生产过程中经常使用的轴向力是十几吨或者更低，基于压力效应相同的原理，我们也制定了每测一批样品前，先预测所需加载的最大轴向力，进行一次端帽效应试验，用该端帽效应系数进行样品的测试，从而提高了测试精度。
3 总结
针对三轴向岩石力学测试系统高精度、高使用率的特点，需要制定极具针对性的保养及维修制度。出现故障后，针对故障的特点，采取有针对性的排除法则，迅速找到问题所在。这样不但能保障设备运行精度，同时能够延长设备的使用寿命。
摘要：“岩石力学”课程是高校本科生土木工程专业的核心课程，学习该课程对学生今后的发展具有重要意义。针对当前“岩石力学”课程存在考核机制不健全和与工程实践脱节严重的突出问题，提出了“岩石力学”试题库和工程案例库的建设思路，并详细介绍了实现的相关措施。通过试题库建设，可以改变传统的教学和考试方式，实现教考分离；基于典型工程案例库，可以真正实现“岩石力学”课程的理论与实践相结合。提出的建设思路对于后续基于试题库和案例库的“岩石力学”教学改革具有重要参考价值。
关键词：岩石力学；试题库；工程案例库；教学质量；教学改革
“岩石力学”在中国矿业大学（以下简称“我校”）2012版本科培养方案中被列为土木工程专业的专业主干课程，其研究对象是各类工程岩体，涉及领域广泛，如边坡工程、地基工程、道路与桥梁工程、隧道工程、港口工程、水利工程、深部矿山工程等，贯穿于工程建设全过程。该课程内容设置丰富，包括岩石的基本物理力学性质及其实验方法、岩体的物理力学性质及岩体强度理论、原岩应力及其测量理论和方法，岩石地下工程、边坡工程和岩石地基工程的设计方法和稳定性分析方法等相关内容。其教学目的在于使学生掌握岩石力学的基本概念、基本原理和基本方法，熟悉岩石力学的基本实验内容与方法，学会运用岩石力学的基本原理分析岩石工程问题，增强其解决实际岩石工程问题的能力。它的任务是为后续课程如隧道工程、软岩支护技术、岩土加固技术等专业课程提供岩石力学基本知识，也为从事岩土科学技术的专门研究奠定必要的理论基础。
为了提高“岩石力学”课程的教学质量，国内许多学者对“岩石力学”课程的教学方法、教学手段和教学模式进行了深入研究，取得了可喜的研究成果。将许多新的教学方法引入“岩石力学”课程教学改革中，如案例教学法、[1]研究型教学法、[2]数值仿真试验教学法，[3]提出了许多新的教学模式，如模块式教学模式、[4]创新教学实践模式。[5]但遗憾的是，目前“岩石力学”课程还没有完备的试题库和工程案例库，这方面的研究在国内还处于空白，这不利于授课质量的提高和教学效果的有效考核，因此，科学、客观、正确地建立“岩石力学”课程的试题库和工程案例库是亟待解决的问题。
一、“岩石力学”课程的重要性及意义
我国是世界上最大的发展中国家，改革开放以来，国民经济大约以每年8%～10%的速度递增。随着国民经济的持续稳定发展，我国的大规模基础建设越来越为世人所瞩目。目前，我国已建或在建的三峡水利枢纽、西气东输、南水北调、西电东送、青藏铁路、越江跨海隧道、深部采矿等工程无不令国际同行惊羡不已，这为我国岩石力学的发展创造了前所未有的良好条件，“岩石力学”与工程在我国已经成为名符其实的朝阳产业。另外，我国岩石工程规模从跨度、长度、高度、深度等方面都有大幅度增加，同时工程地质条件也越趋复杂（高地应力、高地温、高孔隙水压或气压），技术难度空前，新理论、新方法、新技术层出不穷。
从上面的分析可以看出，随着我国能源、交通、环保、国防等事业的发展，复杂而巨大的岩石工程日益增多，这为岩石力学服务的相关学科人才的培养提供了前所未有的机遇与挑战。在工程建设过程中，如果对岩石力学缺乏足够的研究与认识，将造成巨大工程事故，甚至造成灾难性的后果。如最为著名的法国马尔帕塞（Malpasset）拱坝垮坝（导致 421人死亡，财产损失达 300 亿法郎）及意大利瓦依昂（Vajont）工程的大滑坡（摧毁一个小镇与邻近几个村庄，造成约 2500 人死亡）。
中国矿业大学属于国内外知名煤炭高校，面向的对象为深部地下工程。目前我国煤炭开采深度已突破1300m，随着开采深度的加大，工程地质条件越来越复杂，各种工程灾害不断涌现，如岩爆、突水突泥、塌方、大变形等，严重影响了工程的正常建设。实践证明，能否安全经济地进行工程建设，很大程度上取决于人们是否能够运用近代岩石力学的原理和方法去解决工程问题。由此可见，通过“岩石力学”课程的学习，掌握岩石力学基本理论和原理，并利用所学知识去解决实际工程问题，对预防工程灾害，减少经济损失和人员伤亡，保障岩石工程的安全建设具有重要现实意义。“岩石力学”课程对于土木工程专业的本科生以后走上工作岗位进行工程设计与施工，具有重要现实意义。因此，必须找到当前课程教学中存在的主要问题，并提出有效的解决思路，才能达到“教好、学好、用好”的目的。
二、“岩石力学”教学中存在的主要问题
“岩石力学”课程具有内容繁杂、理论性强的特点，对于力学功底不是很好的学生较难掌握，容易使学生产生畏难和厌学情绪，致使学生上课睡觉、作业应付的现象严重。根据笔者自己在这门课程授课中的感受和对这门课的理解，并结合学生对这门课的反应，认为目前该课程教学中存在的突出问题主要有以下两点：
1.考核机制不健全
目前“岩石力学”课程采用期末闭卷考试的方式进行考核，但历年考题重复现象严重，缺乏合理的试题库。教师出题主要是通过网络下载很多相同内容的试题，或是局限于几本教学参考书或资料，这样组成的试卷所包含的知识点的分布和比例往往有缺陷，而且所用的时间比较多。有些学得不好的学生甚至能通过网络和搜集历年考试题最终取得较高的考试成绩。另外每年考题变化不大，灵活性差。因此，当前由于缺乏科学合理的试题库，不能有效评价学生掌握知识的能力，无法体现公平性。
2.与工程实践脱节严重
“岩石力学”是一门工程实践性很强的课程，然而受场地、资金和工程条件等因素制约，现在的教学模式主要以书本知识传授为主，缺乏与工程实践的有机结合。学习岩石力学的最终目的是为工程服务，而对于与工程应用紧密结合的章节，如地应力及其测量方法、地下工程维护原则与支护技术等内容，学生在课堂上只能靠课本想象，与工程实践严重脱节，这不符合“岩石力学”理论与实践兼备的课程特点，因此难以激发学生学习的积极性和主动性，更不用提培养学生的创造性。因此，迫切需要建设科学合理的工程案例库，在课堂教学中引入工程案例教学模块，通过最新的工程案例讲解和讨论，提高学生的兴趣，激发其自主学习的热情。
通过建立完备的习题库和典型的工程案例库，一方面，在原有教学基础上，可以增加习题教学和案例教学环节，丰富课堂教学模式，实现启发式教学，从而改变目前教学模式单一的现状，激发学生的兴趣，提高学生主动学习的积极性；另一方面，可以规范课程管理，促进教学改革，实现考教分离，理论与实践紧密结合。
三、“岩石力学”试题库与工程案例库的建设思路
通过建设“岩石力学”课程的精要试题库和典型工程案例库，可以改善当前的教学方法，提高教学质量，有利于不断提升教师的教学水平，提高学生学习的主动性和自觉性。
1.“岩石力学”试题库的建设思路
（1）搜集和整理“岩石力学”习题和试题：对目前国内所使用的“岩石力学”教材，完成课后思考题的解答。搜索、查阅其他院校（如山东科技大学、西南交通大学等）的“岩石力学”试题，特别是对具有代表性、典型性的试题进行收集、整理，并制订标准答案。然后，根据不同的知识点进行分类，形成精要习题集。
（2）根据“岩石力学”教学大纲，明确课程定位，根据教学过程中发现学生学习中的难点，结合课程重点，加强相应习题内容的建设。针对每一章的重点难点，构建相应题型，通过课题提问形式进行课堂讲授，并有针对性地布置习题进行课后复习和预习，实现学生对重点难点的及时掌握和有效巩固。
（3）编题与征题：题目来源初步定为以几个下方面：1）网络收集，查阅一些知名网站进行下载。2）搜集有“岩石力学”丰富教学经验老师的历年考试命题。3）从注册岩土工程师习题集和历年真题中选取。4）从各种教材、习题集中精选试题。5）根据自身授课体会和学生反映的重难点自己编制试题。
（4）命题题型：根据“岩石力学”课程的特点，“岩石力学”试题库的题型主要有以下几种：选择题、判断题、填空题、简答题、计算题、论述题；试题难易程度要适中。
（5）采用相关计算机软件，开发“岩石力学”习题库系统，便于学生网上学习和答题，以引导学生自主学习，进行有效的课前预习和课后复习。同时建立“岩石力学”试题库系统，确保以后出题的过程中能够基本覆盖所有知识点。
2.“岩石力学”工程案例库的建设思路
（1）通过文献、书籍阅读及网络浏览，搜集国内外大型岩石工程案例和典型工程灾害资料，如大型水利工程、长大隧道工程、深部煤矿工程的现场图片及相关资料，并运用岩石力学原理对具体工程及灾害进行深入剖析，形成工程案例库。结合构建的案例库，增设课程案例教学模块，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习和独立思考的能力。
（2）进入工程现场，从现场搜集大量第一手资料，进行归类整理和深入剖析。一方面，通过在平时带领学生实习的过程中或者利用互联网的丰富资源来搜集各种工程图片，增强学生的感官认识；另一方面，结合当前的煤矿工程热点问题，如巷道失稳、冲击地压、突水等问题进行专题讨论和案例讲解分析，实现案例教学和启发式教学，提高学生运用所学知识分析问题、解决问题的能力。
（3）结合构建的“岩石力学”课程习题库和工程案例库，对目前的“岩石力学”课件进行改进完善。对各章节进行相应习题和案例补充，并对当前几种典型“岩石力学”教材（如贺永年编著、张永兴主编、沈明荣编著等）进行详细阅读，科学编辑，根据学科发展对课程内容进行部分更新和调整，优化课程内容，并充分发挥多媒体的优势，形成一套图文并茂的课件，从而调动学生学习“岩石力学”课程的积极性与主动性，提升课堂教学效果。
四、结语
对于土木类专业的本科生来说，“岩石力学”课程无论对他们的考试、毕业设计和其他专业课学习，还是以后走上工作岗位，进行工程设计与施工，都具有重要意义。进行“岩石力学”课程的试题库和工程案例库建设，对课程考核、教学模式改革和提高课堂授课质量以及实施素质教育等都具有十分重要的现实意义和参考价值。但需要指出的是，对“岩石力学”试题库和工程案例库的建设与维护是一项长期而艰巨的任务，试题库的建设决非是一个简单的试题堆积过程，而是一个艰苦的近乎枯燥的过程；工程案例库也绝不是简单将工程资料拼凑的过程，而需要结合课程教学大纲，进行深入的案例剖析。因此，试题库和案例库的建设需要一个长期的过程，应遵循循序渐进、逐步完善的原则。相信随着计算机技术的不断发展，教学改革的不断深入，将会探索出许多新的更适用的教学模式与教学方法。
摘要：现如今，随着我国国民经济的飞速发展，人们在生产生活之中对于矿物的需求量也在逐渐的增加，现今，物产丰富的中国已经成了世界的采矿业的重头。而采矿工程在社会建设发展中的地位也越来越凸显，成为人们十分热衷的话题。而在具体的采矿工程中离不开对岩石力学的应用，其作为地质学和力学之间的一门边缘学科，其应用已经比较广泛。本文就将对我国岩石力学在非金属矿山采矿工程中的应用进行分析探讨。
关键词：岩石力学；采矿；问题；措施
在矿山的开采中对于岩石力学的应用是非常普遍的，其主要来源于大规模的工程实践。由于采矿工程一般规模比较大、施工条件复杂，不管是地下还是露天的采矿工程，都是以具有地质构造的岩石为对象，这也就决定了岩石力学的问题将贯穿于整个采矿工程的实际。在采矿工程中的岩石力学，主要包括岩石的稳定性以及强度等，它是会随着矿山中岩石内部的结构发生不同的变化。与此同时，因为采矿工程是一个动态的过程，所以在这其中岩石的力学性质会随着矿山工程的进展发生变化，还有就是自然环境也对其有一定的影响。这就决定了在矿山工程中的岩石力学应用手段必须多样化。
1、岩石力学研究的目的和内容
岩石力学研究的目的是对矿区内不同类型岩体的地质结构、岩石组成及其强度和应力的资料给以解释，按岩石力学的要求对矿、岩体进行分类，以便根据其自然崩落性选择合适的开拓方式和采矿方法，从而为制定采矿试验计划和编制采矿设计提出推荐意见。
岩石力学研究的主要内容有：断层和破碎带的位置、形态和相对运动；不同类型岩石及其夹层的抗压、抗张、抗剪强度；微裂隙的类型及系统；区域残余应力的大小、方向和变化；应力释放的方法；在一段时间内岩石的应力集中及其移动的性态，坑内井巷工程不同支护方法的效果；使应力影响减少到最小的井巷工程的位置及方向等等。
2、背景研究
2.1、采矿工程的力学背景
采矿工程的力学背景，主要指的是在推翻原有平衡关系的基础之上建立起新的平衡结构，它具有一定的时代特色。现如今，采矿工程已经打破了以往的规划设计理念和方法。主要表现在：对相关地表下经历数亿年形成的平衡结构的推翻，建立起来一个新的稳定空间，更加的具有平衡性，很好的减少了岩石碎裂现象的发生。也就是说在具体的采矿工程的工作中一定要注意其开采的背景，注重工程的安全性问题，以此来极大地维持好新建的平衡空间的稳定性。
2.2、岩体力学的时代背景
岩体力学不是一门系统的学科，它属于地质学与力学之间的一门边缘学科，但是它却可以帮助施工人员解决一些地质学和力学无法解决的实际问题，现如今我国对于岩石开采量逐年增大，所涉及的规模和复杂程度也不是同日而语，在智能化时代中处理这些规模巨大的岩石问题时必须要采用岩体力学的知识来加以帮助，我国的地质人员经过努力已经在这方面积累下了丰富的经验，虽然说与国际先进水平相比还是有一定差距，但也不可否认我国在这方面所做出的进步，不足之处主要是在于我国在综合实际应用过程中未能将已有的研究成果灵活成功应用到过程实践中去。
3、岩石力学和其他学科在采矿中的结合应用
在采矿工程中对于岩石力学的应用并不是单一化的，而是同其他的一些应用性的基础学科相结合应用的。岩石力学的理论基础是相当广泛的，也就涉及到很多的其他的基础性应用学科。主要有：
3.1、固体力学
固体力学是一门在力学当中形成的比较早且其理论性比较强的分支，固体力学主要是对可变形固体在外界因素作用下对于它内部的质点所产生的各种规律的研究。而在具体的采矿工程中，固体力学的应用主要有材料力学、结构力学以及断裂、损伤力学等等。
3.2、流体力学
流体力学主要是对于流体本身的静止以及运动状态，以及其在运动时的相互作用规律的研究。在这其中对于流体研究最多的就是水和空气。比如说在采矿工程中的地下采矿工程中，主要研究的对象就是地下的水以及瓦斯等矿井气体。而在露天的采矿工程中，主要研究的对象就是当地开采的地质以及相应的自然条件。
3.3、爆炸力学
爆炸力学是研究工作中爆炸的发生情况以及其自身规律，并且做出对爆炸力学效应的合理利用和有效的防护。它主要是从力学的角度来研究爆炸的能量以及急剧转化的过程中产生的各种效应。与此同时，爆炸力学还是流体力学、固体力学以及物理、化学之间的一门交叉学科。
3.4、计算力学
计算力学是综合力学、计算数学和计算机科学的知识，以计算机为工具研究解决力学问题的理论、方法，以及编制软件的学科。从20世纪50年代以来，它在力学的各分支学科和边缘学科中得到了很大的发展，无论是在科学研究还是工程技术中均得到了广泛应用。常见的计算力学方法并已广泛用到数值模拟计算中的有:几何非线性有限元法、热传导和热应力有限元法、材料非线性有限元法、离散元法、无网格法、有限差分法、非连续变形分析等。以计算力学为基础的数值模拟方法在采矿工程中的研究应用也正广泛地开展起来。
4、力学问题与采矿工程的关系
4.1、钻井工作
在具体的采矿工程中，对于钻井的选型，要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故，比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等，就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。
4.2、矿场环境监测
在具体的采矿工程中，要对采场的地压进行监测，当出现异常情况的时候，及时预警，同时要考查矿石滚动的规律，一次预防意外事故的发生。对采矿区的外围路段也要进行严密监测，对露天陡坡进行监测，确保其稳定性。
4.3、爆破工作
对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注，努力做好岩爆机制的预防，关注硬岩的非爆炸破碎方法，研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。
4.4、崩落采矿工作
对于崩落采矿工作，要做到：了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素，注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用，其主要的应用范围有：应用岩体自身特征，结合地应力对工程进行控制，达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时，运用力学充分掌握岩体的断层特点，深入研究岩体的可崩性，才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。
5、岩石力学在采矿工程中应用现状
5.1、对深部开采所带来的灾害预测
要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作，可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险，并且这类事故是常有发生的，目前已经有很多国家有过类似的经历，但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视，施工队伍对矿山的开采已经越来越深入，所面临的危险也自然越来越大，因此对于这方面必须加以重视，应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查，应力测量以及一些岩石力学实验，通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理，从而对岩爆进行一定的防治工作。
5.2、矿山地应力场测量
地应力是存在于地质底层中的天然力量，它是引起在岩石开挖过程中原岩应力发生变化的力量，对其进行研究是对于开采方案进行研究的首要前提，对于采矿工程来说，实现必须要了解掌握具体工程中的地应力状况，这样才能对矿山进行合理的总体布置并且选取适当的采矿方法，长期以来，我们所生存的地球已经经历了无数次的构造运动，逐步演变出地球地应力复杂性，要想安全的进行采矿工程，就必须对其进行实地应力测量。
5.3、大型露天矿边坡设计优化
现在我国已经有很多露天矿山开采转为了深凹开采，随着开采难度的越来越大，对于安全性以及稳定性的维护就越来越难，边坡滑移的破坏事故发生日益频繁，这些都严重的威胁到了矿山开采工作的安全性，但是，减少边坡角滑坡事故与增加成本之间却出现了矛盾，对于这种情况，我们就需要经过精确的定量而不只是定性计算并充分考虑岩体条件和地应力的作用，在能够保证安全的前提条件下，尽量的节省成本，保证工程效益。
6、岩石力学在采矿工程中的发展趋势
岩石力学在采矿工程的发展趋势之一就是多学科的相互交叉综合集成。在采矿工程中，很多不确定的因素都会导致工程的安全性下降。所以在以后的工作中综合地质、力学试验以及物理、化学分析等学科知识将是解决该问题的最好途径。其二是多尺度的综合集成，现阶段，随着矿井开采深度的日益加大，采矿工程中的岩石力学问题出现了热、流、固、化多场并存的状况。所以对于多相运动的研究还有待深入，在以后的工作中将会更加的关注多尺度的综合集成问题。
总而言之，采矿工程是一个十分复杂的系统工程，涉及许多不同的专业领域。而运用力学知识完善采矿工程是现如今采矿业的一大要务，但是力学在促进采矿业发展的同时，依旧存在许多不足。这就要求相关的采矿工作人员应该紧密结合采矿工程实践与采矿工程力学关系理论研究，通过完善我国的采矿技术，提高我国的采矿率，以此来有效地降低采矿成本。
摘要：随着经济和科技的不断发展，采矿工程的发展也逐渐引起了人们的高度重视，这其中对岩体力学的探究是颇受人们关注的主要内容之一。通常情况下，所谓的岩体力学，它并不是一项单独的学科，最为正规的划分应该是介于地质学和力学之间，其实质是一门边缘学科。尽管如此，在采矿工程中，岩体力学还是得到了重点的利用和发展。本文从岩体力学的背景及其在采矿工程中的应用等几方面进行了深入的探讨，特别是对深部开采造成的危害性、矿山地应力场的测量以及矿场边坡设计的优化等几项重点内容进行了重点的分析，以此希望可以为以后岩体力学的发展起到一定的积极意义和重要作用。
关键词：岩体力学；采矿工程；背景；应用
众所周知，岩体力学是发展速度很快且应用范围比较广泛的一门学科，诸多的水利工程建设以及铁路工程的建设之中，都会涉及到采矿力学。一般情况下，采矿工程与岩体力学的应用是有着十分密切的关系的，甚至可以说岩体力学的应用已经拓展到采矿工程的方方面面。对岩体力学的研究，一方面要依据和参照经过自然长期演练之后的不同地质类型的岩体，另一方面还要基于在实际的岩石挖掘过程中，根据岩石的体制来制定各种各样的挖掘方案。随着经济的发展，对岩石力学的研究也需要不断的深化和拓展。
一、解析岩体力学的时代背景和发展历程
相对来说，岩体力学不能归类于一门具体的学科，而是介于地质学与力学之间的一门边缘学科，尽管如此，在实际的采矿工程中，岩体力学还是有着其他学科无法替代的重要地位和作用的，也能在很大程度上帮助施工人员解决一些用力学或者地质学都无法解释的相关疑难问题。就目前而言，我国对岩石开采的数量与日俱增，涉及到的工程规模以及复杂程度都是前所未有的。信息化与科技化时代的到来，也使得岩体力学在这些开采项目中应用的越来越广泛。日前，经过不断的研究和发展，国内地质人员对这方面积累的经验还是比较丰富的，尽管和发达国家的国际先进发展水平还是具有一定的差距和界限，但这并不能说明我国在这方面的努力和学习是停滞不前的。然而，发展的同时也不能完全遮掩住不足和欠缺之处，目前国内在这方面的主要缺点之一就是在实际的工程施工之中，没有很好的将研究取得的成果灵活多变的应用到实际的过程实践中。
追溯其岩石力学的起源，其作为一门新兴的学科，尽管在1949年新中国成立之初，是没有任何研究成果可以展示的，但是，新中国建立以后，国内有关部门已经开始将研究的目光投向了岩石力学，与此同时也组织了一批相关人员和科技队伍对其加以分析和探讨，经过长久的刻苦钻研，也是逐渐的小有成绩的，例如，备受瞩目的金山镍矿的采矿工程和成昆线的铁路工程，很大程度上都是建立在对地质力学的研究基础上的，虽然国内在这方面的研究工作与西方发达国家之间存在着一定的差距，但这并不能否认其在我国实际采矿工程之中的作用和成果，这些成绩的取得，也使得我国在国际中占有着自己的重要地位。
二、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用
（一）深部开采造成的危害性分析
众所周知，对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程，在实际的施工中，很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况，正是由于这类事故的发生概率很高，所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如，南非国家就曾经历过大型的岩爆，其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸，不仅破坏力极强，杀伤力也是极大的，然而，就目前的采矿工程建设安全防范措施来看，对这方面的重视程度还不是很大。随着近年来，施工队伍对矿山的深入挖掘和开采，其带来的危险系数也是逐渐加大的，因此，加强对安全防范方面的认识是很有必要的。岩石力学中的相关知识应用在开采工程中的调查、测量以及一些必要的岩石力学实验之中，它不仅可以依据能量的聚集或者变化而研究出岩爆灾害发生的根本原因及原理所在，还能对这样的灾害起到一定的预防作用。
（二）就矿山地应力场的测量分析
所谓的地应力，其实质就是存储在地质地层中的天然力量，这种力量，也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量，在进行开采或者挖掘工作之前，对其进行充分的研究和分析是十分有必要的，在实际的采矿工程之中，只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况，才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进，人类生存的地球已经经历了多次的构造运动，逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的，要想实现采矿工程的安全施工，加强对其的实地应用力测量是很有必要的。
（三）对矿场边坡设计的优化分析
现如今，我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变，随着开采难度的不断加大，如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了，由于近年来边坡滑移事故的不断出现，矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战，然而，在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题，鉴于这种情况的出现，在实际的施工中，我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量，与此同时，还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用，并保证在安全施工的条件下，减少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
就目前国内岩石力学的发展形势，我们不难看出，其自身的不断发展和完善已经在实际的采矿工程或者铁路施工中得到了广泛的应用和拓展。但是，我国仍然在其理论学术的研究中投入了大量的时间和精力，尤其是对那些工程条件比较复杂，要求也比较多的大型工程，更需要施工之前提出更加科学合理的解决方案和应对措施，也需要我们注重细节之间存在的安全隐患。在未来的发展进程中，岩石力学在采矿工程中的应用必将会朝着各种学科不断交叉以及多方面的知识结构不断综合的方向迈进，因此，充分的做好应对灾害的措施以及对非线性动力过程进行必要的预测和发展是我国今后矿业开采工作的主要目标。
三、结语
总而言之，随着市场经济和社会科技的不断发展，开创有中国特色的工业化道路是很有必要的，无论是资历尚浅的年轻学者还是经验丰富的专家学者，都在积极的致力于对这方面的研究和探讨，但是，我们在看到岩石力学应用于矿业开采中的优势的同时，也应该看到其自身的不足和缺点，因而在实际的工作中，我们应该不断的克服出现在采矿工程中的地应力或者边坡滑移等相关问题，并积极的研究适应地质力学发展的相关手段和技术，只有这样，我国的采矿事业才能得到更好的发展，国家的工业进程才能取得显著的进步。
【摘要】本文主要从岩石力学概述、采矿工程中岩体力学的特点、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用、力学问题与采矿工程的关系等方面进行了探讨。
【关键词】岩石力学；采矿工程；应用
一、前言
我国岩石力学的研究越来越受到重视，岩石力学在采矿工程中的应用也越来越广泛，本文就该部分内容进行了研究。
二、岩石力学概述
1.岩体力学的时代背景
岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科，虽然说不是一门系统的学科，但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题，因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化，处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。近几十年来，尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大，我国优秀岩石工作者经过不懈努力，已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。但是从总体上看，与国际先进水平相比，尚有一定的差距。尤其在综合运用研究成果，并将成果转化为生产力产生效益这一方面，尚嫌不足。并且不少岩体力学出来的新科研成果，未能充分应用于工程实践中去，发挥出更大的效益。
2.我国岩体力学的发展历史和现状
在新中国成立前，岩体力学研究基本上属于空白的。尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设，如长城和岷江都江堰。但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。在中华人民共和国成立之后，我国充分发挥社会主义制度的优越性，对岩体力学中的一些前沿课题，在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。即便是在期间，岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰，我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神，在很多的重点水电工程(如葛洲坝，刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线)，做出了突出的贡献。并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后，我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。这些成就都使得岩体力学的研究工作取得了重大成果。 在取得重大的实践成功的基础上，我国在岩体力学的理论的研究进行了系统的的集成。
三、采矿工程中岩体力学的特点
采矿工程多处于地下较深处，而其它地下工程多在距地表较近（几十米）的范围内；对矿山工程，只要求在开采期间不破坏，在采后能维持平衡状态不影响地表安全即可，故其计算精度、安全系数及加固等方面均低于国防、水利工程的标准；矿山地质条件复杂，又受矿床赋存条件限制，故采矿工程的位置选择性不大，同时采掘工作面不断变化，因而采矿工程岩石力学具有复杂性的特点。
在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。其中，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，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。起初，由于岩体工程数量少，规模也小，人们多凭经验来解决工程中遇到的岩体力学问题。因此，岩体力学的形成和发展要比土力学晚得多。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。由于岩体中具有天然应力、地下水等，并发育有各种结构面，所以它不仅具有弹性、脆性、塑性和流变性，而且还具有非线弹性、非连续性，以及非均质和各向异性等特征。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。
国内外边坡稳定性分析和设计的传统方法是极限平衡法，这是一种静态的确定性分析方法，而实际的边坡状况是岁开采过程不断变化的，是动态的不确定性的；该方法是基于土力学理论提出来的，不能考虑实际的岩体条件，如断层、节理的存在，同时也不考虑地应力。而实际上这些对边坡的稳定性和破坏起控制作用。因而该方法度山坡露天矿设计可能是适用的，但对深凹露天矿设计并不适用。
为了克服传统的极限平衡分析方法的不足，必须采用现代的科学技术，充分考虑地应力的作用和实际的工程岩体条件，通过定量的计算分析，实现边坡设计的优化。具体的试试路线为：采用数值模拟和极限平衡分析相结合的方法，对不同边坡角和边坡设计方案进行定量的计算和分析，在保证安全的前提下，尽可能低提高边坡角，减少剥离量，尽可能地减少生产成本，增加矿石产量和矿山效益。
四、探讨岩体力学在实际采矿工程中的具体应用
1.深部开采造成的危害性分析
众所周知，对矿山的深度开采和挖掘是一项风险系数很高的工程，在实际的施工中，很难保证不遇到矿山震动或者岩石爆炸的情况，正是由于这类事故的发生概率很高，所以绝大多数的国家都出现过这样的灾难。例如，南非国家就曾经历过大型的岩爆，其中心震级已经达到了M5.1级。这样的岩石爆炸，不仅破坏力极强，杀伤力也是极大的，然而，就目前的采矿工程建设安全防范措施来看，对这方面的重视程度还不是很大。
2.就矿山地应力场的测量分析
所谓的地应力，其实质就是存储在地质地层中的天然力量，这种力量，也是岩石在挖掘开采过程中促使地质发生变化的主要力量，在进行开采或者挖掘工作之前，对其进行充分的研究和分析是十分有必要的，在实际的采矿工程之中，只有深入的了解和掌握实际施工中的地应力的具体情况，才能对矿山的开采工作做出科学合理的总体布置以及恰当的选取采矿的方法或者挖掘的方案。随着历史进程的不断推进，人类生存的地球已经经历了多次的构造运动，逐渐衍生和发展出来的地球地应力是复杂多变的，要想实现采矿工程的安全施工，加强对其的实地应用力测量是很有必要的。
3.矿场边坡设计
现如今，我国绝大多数的露天矿山的开采方式都已经朝着深凹开采的方向逐渐转变，随着开采难度的不断加大，如何做好施工建设的安全和稳定工作就显得尤为重要了，由于近年来边坡滑移事故的不断出现，矿山开采工作的安全受到了严重的威胁和挑战，然而，在如何协调好边坡角滑坡事故与工程投入成本之间却出现了一系列的矛盾和问题，鉴于这种情况的出现，在实际的施工中，我们就不应该再继续实行定性计算的方式而是要注重精准的定量，与此同时，还要充分考虑到岩体自身的限制条件以及地应力的作用，并保证在安全施工的条件下，减少不必要的成本投入，更多的增加工程效益。
五、力学问题与采矿工程的关系
1.钻井工作
在具体的采矿工程中，对于钻井的选型，要进行前期的细致检查以及过程中的保养。对于在工程中发生的特殊事故，比如在工程中当采油出现意外、瓦斯发生渗漏的时候等等，就必须应用到力学问题分析对地层致裂和渗流的工作问题。
2.矿场环境监测
在具体的采矿工程中，要对采场的地压进行监测，当出现异常情况的时候，及时预警，同时要考查矿石滚动的规律，一次预防意外事故的发生。对采矿区的外围路段也要进行严密监测，对露天陡坡进行监测，确保其稳定性。
3.爆破工作
对于采矿工程中的爆炸问题要特别的关注，努力做好岩爆机制的预防，关注硬岩的非爆炸破碎方法，研究矿岩的粉碎力学和岩石的爆破力学问题。以此保证爆破工作的顺利、安全开展。
4.崩落采矿工作
对于崩落采矿工作，要做到：了解岩石的力学性质、岩性、地质因素等工程以及开挖、回采地压等生产因素，注重它们的关联性。岩石力学对崩落采矿具有关键的指导性作用，其主要的应用范围有：应用岩体自身特征，结合地应力对工程进行控制，达到实现崩落采矿的目的。在采矿工程中使用崩落采矿法的决策时，运用力学充分掌握岩体的断层特点，深入研究岩体的可崩性，才能够将比较适合的崩落采矿方案制定出来。
5.岩石力学在采矿工程中应用现状
要知道对于矿山的深部开采是一件具有一定危险系数的工作，可能会遇见矿震、岩石爆炸等危险，并且这类事故是常有发生的，目前已经有很多国家有过类似的经历，但是目前对于岩爆的预防以及防止工作却没有引起相应的重视，施工队伍对矿山的开采已经越来越深入，所面临的危险也自然越来越大，因此对于这方面必须加以重视，应用岩石力学的相关知识对工程地质进行调查，应力测量以及一些岩石力学实验，通过对能量的聚集和变化的研究去探讨岩爆的发生原理，从而对岩爆进行一定的防治工作。
六、结束语
随着科技的不断进步与发展，加强对岩石力学技术的研究，可以更好的使其指导采矿工程的施工，是非常有现实意义的研究。
摘要：近年来，在大型水利工程建设中，大量实践的成功经验与失败教训，使得人们逐步认识到岩石力学与工程学科的重要性，岩石力学的重要性凸显出来。在具体的工程项目中，应用岩石流变力学特征、岩石蠕变与工程稳定分析、岩石组分与力学特性等理论研究成果指导工程实践具有很强的现实意义。
关键词：岩石力学；高边坡；地震；线性理论
近年来，岩石力学这门学科有了长足的进步和巨大的发展。人类生活的环境是地球上层的岩石圈，很多活动都离不开以岩石工程为对象的经济建设。水电站的大坝、厂房引水隧洞、矿山巷道等的高速发展都给岩石力学提出了新的要求和课题。因此，岩石力学这门学科在我们水利建设中有着十分广泛的应用。本文介绍岩土本构模型，并将这些模型应用到地震、高边坡等水利工程建设的常见问题中去，来具体阐述岩石力学在水利水电工程中的应用。
一、岩土本构模型及其研究现状
主要的岩土本构模型有线弹性模型、塑性模型、微观结构性模型、内时模型等。主要介绍传统的有线弹性模型和塑性模型。
1、塑性模型
塑性模型是指在应力作用下，不只有弹性应变，还有塑性应变。屈服条件为当材料的某一截面上的剪应力达到一个数值。可以写作
(1)其中，指的材料的内摩擦角，C指的是材料的凝聚力，指的是材料的正应力，方程中的数值都要通过实验来确定。限制条件为
(2)屈服面在为六边形。
2、线性模型
线性模型有各向同性、各向异性弹性模型。举各向同性线性弹性模型为例，由广义胡克定律可得：
（3）其中设弹性模量为E，泊松比v，这两个参数都是变量，随条件的变化而变化。
关于岩土本构模型的研究一直十分活跃，从传统的一广义胡克定律、塑性势理论为基础的线弹性模型、塑性模型，又形成了不符合塑性势理论的模型，如双屈服面模型。随着技术的进步，近期发展的新的岩土本构模型主要分为三类：
非线性理论引申至岩土本构模型的研究中。主要由分形几何；突变论、人工神经网络理论[1]。
传统的岩土本构模型是基于宏观的肉眼可查的现象，而如果从土体的损伤这些微观的角度出发，可以把损伤力学理论与结构研究成果相联系，这就是微观结构性模型[2]。
由于近年来大型工程多建造在环境复杂的地质环境中，工程地质中的岩土明显具有各向异性，施工难度加大。所以各向异性本构模型的研究更加深入，特别是迫切需要完善构造在渗流作用影响下的各向异性的本构模型[3]。
二、用岩石力学观点分析地震原因
现在我们所谈论的地震主要是构造地震。构造地震又称断层地震，是地震的一种，由地壳在构造运动中发生形变，当变形超出岩石的承受能力时，岩石就发生了断裂，在构造地震中长期积累的能量得到释放。波及范围大，破坏性很大。世界上百分之90以上的地震、几乎所有破坏性地震于构造地震[3]。
构造地震和岩石力学具有不可分割的联系。构造地震的成因是地壳运动造成的岩石破坏。研究地震归根结底是研究岩石的构造。从地震学研究角度，岩石强度理论主要是采用库伦理论及摩尔库伦理论。
库伦理论：在组合应力状态下，库伦理论表达式为：
（1）为剪应力，为正应力，c为粘聚力，为摩擦系数 。对于不同的岩石，由于不同，不同，所以也不尽相同，因此不同的岩石的性质是地震关键。
地震研究中最感兴趣的是岩石的脆性和延性。地震中具有延性的岩石，因其具有较好的延展性，所以变形缓慢，不易发生地震。而脆性岩石则不同，脆性岩石延展度不好，抗剪度低，极易发生破坏。由（1）得，当小时，岩石属脆性且强度低，随着的增加，岩石脆性降低，延展性增强，抗剪强度增强。
由此可见，岩石的发育是发生地震的重要因素。当岩石的发育均匀，且延展性良好时，岩体较稳定，不易发生强震。当岩石的发育不均匀，且多为脆性岩石时，地壳运动很容易破坏岩体，从而引发地震。当然，在实际的地质分布中，岩石的发育错综复杂，所以这也为预测地震增添了极大的难度[4] ，鉴于地壳上的岩性分布远非均匀，可从周围的地质构造和是否存在断层来判断是否发生地震。
总结国内外现场调查和实验研究结果表明，中、细和粉砂是最易发生地震液化的土，因为此类土脆性强，缺乏粘聚力且排水不畅，应尽量避免在这种地质构造中建设大型工程。
岩石力学这门学科与研究地震的诱因及准确预测地震息息相关。随着岩石力学的进步，在未来我们有望更准确的预测地震，从而减少地震带来的危害。
三、水电地下工程的研究方法及进展
水电地下工程包括水电站地下厂房、城市排水工程、海底隧道工程等。因为我国的水能资源主要集中于西南地区，地形地质条件比较复杂，所以一定要在设计施工之前对工程地质环境、岩土发育进行充足的考察。
水电地下工程的研究方法
水电站地下工程由于洞深长，断面大，边墙高，洞室多，导致施工复杂。要研究设计水电站地下工程的开挖，应从以下三个方面进行：
1.岩土环境对施工方案的制约
由于水电站的地下工程多建在山高谷深，势差很大的山区，这决定其必然穿越不同的岩土环境，岩土环境软弱破碎、高地应力突出、大流量渗水都会使施工的安全问题突出。如锦屏二级水电站引水隧洞埋深大、高压大流量涌突水，上流调压井群含H2S气体[5] 。所以应该尽量详细的掌握地质岩土环境资料，谨慎选择施工的方法，避免出现安全隐患，达到最优的施工效果和最安全的施工目标。
2.水电地下工程的施工对环境的影响
水电站地下工程施工量浩大，在施工时应该尽量将对自然、人文环境的影响降到最小。主要要避免开挖对地表建筑的扰动，如使地表地基凹陷、坍塌。同时还要避免对水环境的改变造成的生态失衡，影响当地环境的稳态。为了避免地下工程对环境的不良影响，应该进行全面的现场调查，对构造带的位置、基岩面的高层、基岩和覆盖层的水力学性质进行评价[6]。
3.施工过程中控制土体稳定性
在施工过程中，有很多控制扰动土体稳定性的方法，如改良加固土体，围护与支护，合理选择施工顺序等。
水电地下工程的进展
我国水电地下建筑物的发展趋势为工程规模巨大、地质条件比较复杂、施工进度快。我国水电地下工程的施工技术也取得了长足的进步。我们有先进的管理理念和组织模式；大型高效施工机械为地下工程施工提供了条件保障；打破行业局限，优势互补的格局初步形成；取得了较为丰富的不良地质条件下施工经验。今年来在规模方面取得了一系列的新突破如相继完建的二滩、三峡右岸、龙滩等开挖断面大于500m2的水电站尾水洞工程。
四、水电高边坡的研究方法及进展
高边坡的定义是对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30、小于100m的边坡，其边坡高度将对边坡稳定性产生重要影响，其边坡稳定性作用分析和防护加固设计应进行个别或特别设计计算，这些边坡称为高边坡[7]。由于我国水利资源丰富的地区多位于一二级阶梯，这样的地区水流落差大，但同时高山峡谷的高差也很大，所形成的地质构造十分复杂，在水电工程施工过程中高边坡问题广泛存在。高边坡具有很大的安全隐患，如果不谨慎处理，极有可能带来极大的危害。如意大利的瓦伊昂大坝，就是由于拱坝左坝肩紧靠滑坡极不稳定，又缓慢蠕动变成瞬间高速移动[8]。
1.研究水电高边坡应分一下几点进行
判断基本地质条件
高边坡的地质构造往往比较复杂，影响边坡的因素也很多。只是由于这种地质的复杂性，我们才要在选址筑坝时详细研究地质的成因、物质组成、工程特性的覆盖层边坡或滑坡体，还各种复杂结构和构造，甚至涉及高地应力、高地下水位等复杂作用。
根据地质条件评价稳定状态
根据第一步对于基本地质条件信息的搜集，对边坡的稳定性进行评价。要综合考虑边坡施工期、运行期各种作用和边坡岩体、滑坡体物理力学特性的可能变化、边坡失稳的可能影响，提出合理的施工措施。
一旦发生高边坡及时治理
按照“治坡先治水”的治理原则，如控制开挖、预加固、锚喷支护、抗滑桩、混凝土回填等措施灵活且针对性强。
2、我国高边坡的进展
岩石高边坡在我国的分布极为广泛，以西南和西北地区为主[9]。边坡稳定性已成为大型水电站建设中的重点问题，而边坡岩体变形的研究分析是评价高边坡稳定性的关键性问题。我国广大水电建设者在与滑坡灾害作斗争的过程中不断吸取教训，开展科技攻关，是的边坡加固技术不断提高。
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