精度要求。 影响因素 尺寸：试件强度常随其尺寸的增大而减小（尺寸效应）
宜取4-6cm且大于矿物颗粒直径10倍以上； 高径比：取(2－3)时强度趋于稳定。 3.加载速率：加载速率越大，表现强度越高。
4.含水量：含水量越大强度越低，岩石越软越明显。 5.温度：180℃以下不明显，大于180℃湿度越高强度 越小。
类，并根据其好坏，进行相应的试验，赋予它必不可少的计算指 标参数，以便于合理地设计和采取相应的工程措施，达到经济， 合理，安全的目的。
①有明确的类级和适用对象；②有定量的指标；③类级一般分五 级为宜； ④分类方法简单明了，数字便于记忆和应用；⑤根据适用对象， 选择考虑因素。
影响岩体分类的主要因素 （1）岩石材料的质量。主要表现在岩石的强度和变形性质方 面。 （2）岩体的完整性。
由矿物或岩屑在地质作用下按一定规律聚集而成的自然 岩石
物体。
由岩块和结构面共同组成的具有一定结构并赋存于一定 岩体
地质环境中的地质体。
岩体内具有一定方向、延展较大、厚度较小的面状地质 结构面
界面。
结构体 由不同产状的结构面组合切割而形成的单元体。
岩体 结构
1.结构面的发育程度及其组合关系。 2.结构体的规模、形态及其排列形式所表现的空间形 态。
流变性：岩石在外部条件不变的条件下，应力或应变随时间而变化 的性质。包含：
蠕（徐）变 岩石在恒定外力作用下，应变随时间推移而增长 的特性。
应力松弛
在应变保持不变的情况下，应力随时间的推移而 减小的特性。
长期强度 在长期荷载的作用下岩石的强度。
典型蠕变曲线
加载一定时间后岩石产生蠕变，蠕变曲线下凹，应 瞬态蠕变阶
影响岩石蠕变的因素
1.岩石矿物成分 2.应力水平（低应力只产生前两个阶段，试件不破坏，变形趋于稳 定值。高应力第二阶段较短暂，迅速进入第三阶段直至破坏。中等
应力才能产生完整蠕变曲线） 3.温度与湿度
基本力学介质模型
弹性
塑性
粘性
常用岩石介质模型
弹塑性
粘弹性
马克斯韦尔 凯尔文
表征 具有一定刚度的弹簧 一滑块置于粗糙平面上（摩擦器） 粘壶
（3）水的影响。①使岩石及结构面充填物的物理力学性质劣化 ②沿岩体结构面形成渗透，影响岩体的稳定
性。 （4）地应力。对地下工程的稳定性影响非常大。
岩石质量指标RQD（修正的岩芯采取率）：采取岩芯总长度（10cm） 与钻孔在岩层中的长度之比。
0-25% 极差 25%-50% 差 50%-75% 中 75%-90% 好 90%-100% 极
等
好
巴顿隧道工程的Q分类 岩体的质量指标RQD
节理蚀变系数
节理组数系数 地下水影响系数
节理粗糙度系数 应力折减系数SRF
我国工程岩体分级标准
定 1.岩石坚硬程度（岩石单轴饱和抗压强度） 量 2.岩体完整程度（岩体完整性指数）岩体（石）弹性纵波速 指 度比 标
定性确定依然采用上述两参数，但主要靠人对工程岩体进行实际观 察。
不论岩石受力状态如何，最终在本质上都是拉伸应力引 格里菲斯
起岩石破坏。
评价
库仑强度理论是莫尔强度理论的直线形式。 莫尔强度理论使用方便，物理意义明确，但忽视了中间 应力的作用。 格氏理论推导岩石抗压强度为抗拉强度的8倍，反映了 岩石的真实情况，较好证明了岩石在任何应力状态下都
是由于拉伸引起破坏。 莫尔理论适用于塑性岩石，及脆性岩石的剪切破坏。 格氏理论适用于脆性岩石及材料破坏。 格里菲斯强度理论 的基本思路及其使用条 脆性材料的内部存在着许多裂纹，在外力作用下，微裂纹的尖 端附近产生很大的应力集中，当作用在裂纹尖端处的有效应力达到 形成新裂纹所需的能量时，裂纹沿着与最大拉应力成直角的方向扩 展，继而产生连接、贯通，最终导致宏观破裂。格里菲斯强度理论 适用于脆性岩石的拉破坏情况。
节理闭合后岩体变形曲线分类
直线型：反映岩体加压过程中变形随压力成正比增加。 A-1型：曲线斜率陡，呈直线，岩体刚度大，退压后岩体变形几 乎恢复到原点，以弹性变形为主。 A-2型：曲线斜率缓，呈直线，岩体刚度低，退压后岩体变形只 能部分恢复，有明显的不可恢复变形和回滞环，岩体变形不是弹性 的。 B-1型：每次加压曲线的斜率随着加压退压循环次数增加逐渐变 大，即岩体刚度增大，各退压曲线较缓且相互近于平行，变形系数 随压力增加而减小，岩体弹性变形逐渐增大。 B-2型：加压曲线斜率随压力增大而逐渐变大，即岩体刚度增 大，各卸荷曲线很陡，在卸荷后，变形大部分不可恢复。
岩石的物理力学参数
1.密度指标：岩石的颗粒密度、天然密度、干密度、饱和密度。 2.孔隙性：孔隙比、孔隙率。 3.水理性质：含水率、自由吸水率、饱和吸水率、渗透系数K。 4.抗风化特性：软化系数、耐崩解性指数、自由膨胀率、侧向约 束膨胀率、膨胀压力。 5.抗冻性：抗冻性系数。
刚性试验机工作原理
当试验机刚度Km大于岩石刚度Ks时，在相同的条件下，试验 机附加给岩石的能量比岩石所能承受的能量小，要岩石继续产生 应变必须依靠外荷载的加载做功才能实现。因此，当试验机刚度 大于岩石刚度时，才能记录下岩石峰值强度后的应力-应变曲 线。
变率随时间增长而减小；若卸载，瞬时弹性应变恢 段（AB）
复，之后出现弹性后效。 加载应变与时间呈直线变化，应变速率为常数；若 稳定蠕变阶 卸载，有瞬时弹性应变恢复，有弹性后效，有部分 段（BC） 不可恢复的永变应变。 非稳态蠕变 应变速率剧烈增加，曲线上凹，经过短暂的时间后 阶段（C以 试件将发生破坏。 后）
压密阶段：岩石内的微裂隙在外力作用下发生闭合，岩石压密。 曲线上凹，应变率随应力增加而减小，为不可恢复的塑性变形。
弹性阶段：初期裂隙压密后，岩石强度暂趋稳定。曲线近似呈直 线，弹性模量为常熟，很大程度上为可恢复的弹性变形。（弹性 模量 泊松比）
塑性阶段：曲线呈下凹状，有应变软化现象；塑性变形，变形不 可恢复。
下凹型：每次加压曲线在应力较小时近于平行，而有应力较大 时逐渐变缓，变形系数随压力增加而增加。
复合型：岩体受压时的力学行为复杂，同时岩体受压的边界条 件又随压力的增大而改变。
岩体变形模量 按 应力—应变曲线 求变形模量： 压应力σ εp为永久应变 εe为弹性应变 按 现场岩体变形机理 求变形模量
按 等价的连续岩体模型 求变形模量
结构面定量描述参数
产状（结构面的空间分布状态）——走向，倾向，倾角 间距（同组相邻结构面法线方向上该组结构面的平均距离） 延展性（在一个暴露面上能看见的结构面迹线的长度） 粗糙度和起伏度（相对于结构面的平均平面的不平整度）
面壁抗压强度（结构面两侧岩壁的等效抗压强度） 开度与充填物（结构面两面壁间的垂直距离，处在结构面缝隙中 的物质） 渗透性（结构面中是否存在渗流及渗流量）——流速，流量 结构面组数与岩块尺寸 结构面的存在构成了对岩体的切割，影响了岩体的完整性。（岩 体破碎程度） 裂隙度：沿着某个取样线方向，单位长度上节理的数量。 切割度：单位面积岩体中结构面面积所占比例。 结构面法向变形（法向闭合变形——法向弹性变形） 结构面剪切位移（剪切位移曲线）
③部分充填齿状接触。结构面内有部分充填物质，当充填物质被剪坏 时，结构面达到初始强度并开始进入齿状接触，以后的变形同无充填齿 状接触，并出现二次强化现象。
④软弱式接触。结构面两壁岩石比较软弱，没有起伏齿状剪坏现象， 但显示出明显的塑性变形，并伴随强化现象。其强度随位移增加而增
加，直至塑性破坏。
结构面的剪切强度 1.面摩擦2.楔效应摩擦3.转动摩擦4.滚动摩擦 摩擦系数影响因素 结构面的性质 接触面的光滑程度 结构面的湿度 结构面中充填 物的粘结度 滑移速度 温度 振动状态
身可作为连续介质看待。
结构面有优先位向排列的趋势，随着受力岩体的结 各向异性
构取向不同力学性质也各异。
结构面的方向、分布、密度及结构体的大小、形状 不均匀性 和镶嵌状况等在各部位都很不一致，造成岩体的不均
匀性。
在一定的地质环境中，岩体赋存有不同于自重应力
赋存 场的地应力场、水、气、温度以及地质历史遗留的形 地质因子 迹等。
岩体与岩石的变形 岩体的变形包括体积变形、形状变形、位置变形，总体而言分 为：
结构体变形（包括材料的弹性、塑性和粘性以及结构体的滚动 和转动变形）
结构面变形（包括压缩闭合或挤出变形、错动或滑动流动变形 等） 岩石由于整体比较完整不存在结构面，故岩石的变形主要是结构 体的变形而没有结构面的变形。
工程岩体分类的目的和原则 从工程实际需求出发，对工程建筑物基础或围岩的岩体进行分岩ຫໍສະໝຸດ 基本质量指标（BQ）：时取
时取
工程岩体质量指标修正值【BQ】= BQ-100（K1+K2+K3） 地下水影响 主要软弱结构面产状影响 初始应力状态影响
岩体的初始应力（地应力）：岩体在天然状态下所存在的内在应 力。
【由岩体的自重和地质构造运动所引起】 初始应力场：自重应力场和构造应力场 自重应力: 侧压力系数 上覆岩体重度 影响初始应力状态的因素：地质构造，自重应力。地形，地质构 造形态，岩体力学性质，水，温度。
有充填结平面接触
部分充填齿状接触
①有充填结平面接触。结构面之间被胶结物质充填，初始抗剪强度较 大，充填物被剪坏后，接触面变为平面接触，抗剪强度迅速下降至残余 强度。此时，初始强度即为最大强度，由充填物质的抗剪强度决定，而 残余强度受充填物质的颗粒级配、结构壁的强度和形态等因素的影响。
②无充填齿状接触。随着剪应力的增加，上下接触面逐渐进入起伏齿 接触，结构面出现向上（剪胀）或向下（剪缩）的位移，当部分起伏齿 被剪坏时，达到初始强度。随着位移的增加，起伏齿被剪坏的面积逐渐 增大，受剪面积逐渐减小并产生应力集中，直至剪切面缩小至足以使起 伏齿全部被剪坏，达到最大强度，结构面变成平面接触进入残余变形阶 段。
岩体的应力—应变曲线 岩石受到压缩荷载后，开始是弹性变形，随着荷载的增加，