k 0.2717 0.01457D（当D≤55mm时）（1－18）
k 0.7540 0.0058D（当D＞55mm时） （1－19）
进行现场岩石分级时需用 I s (50) 作为点荷载强度指标。Is (50) 可由
下式转换为单轴抗压强度：
c 24Is (50)
（1－20）
式中 c 为L:D=2:1的试件单轴抗压强度
试件形状可以时立方体（50mm× 50mm× 50mm或70mm×
70mm× 70mm），也可以是圆柱体，但使用最广泛的是圆柱体，圆
柱体直径一般小于50mm，圆柱体试件长度与直径之比（ D）对试
验结果有很大影响。以

c
表示实际的岩石单轴抗压强度，L以

' c
表
示试验所测得的岩石单轴抗压强度，用公式表示为，即
c


' c
0.788 0.22
D
L
（1－15）
3）3种破坏形式： 1.X状共轭斜面剪切破坏，是最常见的破坏形式。 2.单斜面剪切破坏，这种破坏也是剪切破坏。 3.拉伸破坏，在轴向压应力作用下，在横向将产生
拉应力。这是泊松效应的结果。这种类型的破坏就 是横向拉应力超过岩石抗拉极限所引起的。
3、三轴抗压强度
产生全部变形，而去除外力（卸载）后又能立即恢复其 原有形状和尺寸的性质称为弹性。
塑性（plasticity） 物体受力后产生变形，在外力 去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。
粘性（viscosity） 物体受力后变形不能在瞬时完 成，且应变速率随应力增加而增加的性质，称为粘性。
2、单轴压缩条件下岩石变形特征
第四节 岩石的力学性质
一、岩石的强度
岩石在各种荷载作用下达到破坏 时所能承受的最大应力称岩石的强 度（strength of rock）。
1、岩石强度试验的基本要求
岩石的固有性质：凡是不受试件的形 状尺寸采集地采集人等影响而保持不变地 特征，如岩石地颜色，密度等都是岩石地 固有性质。
用试验来确定各种岩石强度指标值 地影响因素
典型的非限制性剪切强度试验有四种： 单轴剪切试验、双面剪切试验、冲击剪切 试验和扭转剪切试验。
非限制性剪切强度记为S0，其值由下列公式计算： （a）单面剪切试验
S0

Fc A
（1－26）
式中， S0 为试件被剪断前达到的最大剪力，A为试件沿剪切方向截面积（㎡）
（b）双面剪切试验
S0

Fc 2A
（c）冲击剪切试验
5、抗拉强度
岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最
大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度（tensile strength）， 或简称为抗拉强度。
通常以T或 t 表示抗拉强度，其值等于达到破坏
时的最大轴向拉伸荷载 t
Pt 岩石在在剪切荷载作用下达到破 坏所能承受的最大剪应力称为岩石的 抗剪切强度（shear strength）。
岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏
时所能承受的最大压力称为岩石的三轴抗 压强度（triaxial compressive strength）或 限制抗压强度（confined compressive strength）。
4、点荷载强度指标
点荷载强度指标（point load strength index）是一种最简单的岩石强度试验，其 试验所获得的强度指标可用做岩石分级的 一个指标，有时可代替单轴抗压强度。
由全应力－应变曲线可将岩石的变形分为下列 四个阶段：
a、孔隙裂隙压密阶段 b、弹性变形至微弹性裂隙稳定发展阶段 c 、非稳定破裂阶段，或称累进性破裂阶段 d、破裂后阶段
根据峰值前的应力－应变曲线将岩石分成六种类型：
类型Ⅰ 应力与应变关系是一直线或者近似直线，直到试件 发生突然破坏为止。
剪切强度试验分为非限制性剪切 强度试验（unconfined shear strength test）和限制性剪切强度 试验（confined shear strength test）二类。
非限制性剪切试验在剪切面上只有剪 应力存在，没有正应力存在；限制性剪切 试验在剪切面上除了存在剪应力外，还存 在正应力。
点荷载试验所获得的强度指标用 I s（index of
strength），其值等于，
Is

p y2
（1－16）
ISRM将直径为50mm的圆柱体试件径向加载试
验的强度指标值 I s（50）确定为标准试验值，其他尺
寸试件的试验结果需要公式（1－17）进行修正。
Is (50) kIs (D)
（1－17）
S0

Fc
2 ra
（d）扭转剪切试验
（1－27） （1－28）
S0

16M c
D3
（1－29）
式中，M c 为试件被剪断前达到的最大扭距（N·m）；D为试件直径（m）
7、破坏后强度（post-failure strength）
在通常的材料试验机条件下，在试件达到峰 值强度前，试件的变形是逐步的和缓慢的，当达 到峰值强度后，试件将发生突发性的破坏，试件 被崩裂，岩石碎块向四面飞射，并伴随很大的声 响，试验突然停止。
国际上通常把单轴抗压强度表示为UCS，我国习 惯于将单轴抗压强度表示为 c ，其值等于达到破坏时 的最大轴向压力P除以试件的横截面积A，即
c

P A
（1－14）
试件在单轴压缩荷载作用下破坏时，在测件中可产生 三种破坏形式：
• （1）X状共扼斜面剪切破坏
• （2）单斜面剪切破坏
• （3）拉伸破坏
全应力－应变曲线除能全面显示岩石在受压 破坏过程中的应力、变形特征，特别是破坏后的 强度与力学性质变化规律外，还有以下三方面：
a、预测岩爆 b、预测蠕变破坏 c、预测循环加载条件下岩石的破坏
二、岩石的变形性质
1、概述
岩石变形有弹性变形塑性变形和粘性变形三种。 弹性（elasticity） 物体在受外力作用的瞬间即
• 试件尺寸 • 试件形状 • 试件三维尺寸比例 • 加载速率 • 湿度
2、单轴抗压强度
岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的 最大压应力称为岩石的单轴抗压强度（uniaxial compressive strength），或称为非限制性抗压强度 （unconfined compressive strength）。