关于岩体力学性质介绍

[拼音]：yanti lixue xingzhi

[外文]：mechanical properties of rock mass

岩体在受力状态下抵抗变形和破坏的能力。它包括变形性质和强度性质两个方面。岩体的力学性质，是设计一切大型岩体工程的重要依据。

岩体变形性质

表征岩体变形性质的物理量主要是变形模量、d性模量和泊松比等。具有d性和非d性性能的岩体在加荷时应力与应变的比值，称为变形模量。岩体在d性变形阶段内，应力与应变的比值，称为d性模量或杨氏模量。轴向加荷的岩体试件的侧向应变与轴向应变的比的负值，称为泊松比。岩体的变形模量值普遍低于岩块的变形模量值，两者的比值一般为0.2～0.6。岩体变形模量与其d性模量的比值，也多为0.2～0.6。岩体的变形性质普遍具有各向异性，不同方向的模量值不相同，在有些情况下，高达1∶10,通常为1∶2。此外，岩体变形模量与d性模量的比值，也常常随着方向不同而变化。

岩体的强度性质

岩体在各种压力状态下所能承受的最大应力，称为岩体的强度。它可分为单轴抗压强度、单轴抗拉强度、三轴抗压强度以及剪切强度等。单轴抗压强度是岩体在单向压缩时所能承受的最大压应力。岩体的单轴抗压强度总是低于岩块的单轴抗压强度。二者的比值变化较大，通常为0.05～0.65。单轴抗拉强度是岩体在单向拉伸时所能承受的最大拉应力。岩体单轴抗拉强度很难实测，一般认为其值很小或接近于零。岩体在三向受压状态下所能承受的最大压应力，称为岩体三轴抗压强度。原位岩体三轴压缩试验的开展，有益于更好地评价岩体的各向异性。岩体内任一方向切面在任一法向压应力下所能抵抗的最大剪应力，称为岩体该方向切面在该法向应力下的剪切强度。它可分为剪断强度、重剪强度和抗切强度。剪断强度是岩体中先前没有破坏的面在任一法向应力下能抵抗的最大剪应力。剪切面上法向应力等于零时的剪断强度，称为抗切强度。岩体中先前存在的破坏面在任一法向压应力下能抵抗的最大剪应力，称为重剪强度。岩体剪切强度的大小，通常用库仑强度参数，即内聚力和内摩擦角的大小来说明。岩体的剪切强度远小于岩块的剪切强度。岩体重剪强度的内聚力值一般在0～0.3兆帕，内摩擦角多为10°～48°。岩体剪断强度的内聚力值一般在0.05～4兆帕,内摩擦角多为20°～55°。岩体剪切强度具有各向异性。沉积岩体的各向异性最为显著，火成岩体的各向异性表现不明显，变质岩体的各向异性则介于沉积岩体和火成岩体之间。

岩体力学性质的确定

原位岩体的力学性质较岩块的力学性质更为复杂。岩体的力学性质除受岩块力学性质的影响外，还受岩体结构和环境因素的影响和控制。因此，岩体的力学性质通常不能根据实验室小岩石试件试验的结果来预测，而必须通过原位岩体力学试验来测定。这类试验有承压板载荷试验、水压洞室试验、钻孔变形试验、原位岩体单轴抗压强度试验、原位直剪试验以及原位三轴压缩试验等（见岩土试验）。进行原位岩体力学性质试验时要注意试验岩体的代表性、比例尺效应以及试验方法的选择。