【巖土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)巖石力學和巖體工程】第1講巖石的性質(zhì)和巖體分級

2019年張工培訓注冊勘察

設計巖土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)犁海班第1講

：

巖石的性質(zhì)和巖體分級主講：任老師網(wǎng)絡授課

課后視頻

及時答疑專有題庫15.1

巖石的基本物理、力學性能及其試驗方法巖石的物理力學性能等指標及其試驗方法

巖石的強度特性、變形特性、強度理論15.2

工程巖體分級工程巖體分級的目的和原則國標工程巖體分級標準（GB50218）簡介15.3

巖體的初始應力狀態(tài)初始應力的基本概念；量測方法簡介；主要分布規(guī)律十五、

巖體力學（2題）21.密度：單位體積（含孔隙體積）巖石的質(zhì)量，kgm-3

。按含水狀態(tài)不同分為天然密度、干密度和飽和密度。

（容重）天然密度：在天然狀態(tài)下巖石單位體積（一立方米）的質(zhì)量，

表示為：Y=G

/V

γ—巖石的天然容重，kg/m3

；

G—巖石總質(zhì)量；V—總體積。

巖石天然密度的大小，不僅與組成巖石的礦物成分和裂隙發(fā)

育情況有關(guān)外，而且與天然狀態(tài)下巖石內(nèi)含水狀況有關(guān)。一、巖石的基本物理性質(zhì)3式中

:

γd——巖石的干密度，kg/m3

；Ms——干燥狀態(tài)下巖石的質(zhì)量，kg；其它符合同前。

巖石的干容重主要反映了巖石質(zhì)量的好壞，干容重大的巖

石通常質(zhì)量好，強度高、抗變形能力強。干密度：巖塊中的孔隙水全部蒸發(fā)后的單位體積質(zhì)量

(M

108℃烘24h）4面水后測定的質(zhì)量。

式中:γsat——巖石的飽和容重，kN/m3；ρw——標準大氣壓下4℃純水的密度，即1000kg/m3

；

Vv——巖石中孔隙的體積，m3；Mp——巖石在水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，kg；其它符號同前。飽和密度對研究遇水膨脹的松軟巖石尤其顯得重要。

巖石容重的測量：量積法（標準試件）；水中稱重法（非標

試件）；理蠟封法（阿基米德原理）。飽和密度：

巖石在吸水飽和狀態(tài)下測定的密度。即巖石采

用48小時浸水、煮沸法或真空抽氣法達到水飽和，擦去試件表5稱相對密度

式中

:

Δ——巖石的比重；γw——1個標準大氣壓下4℃純水的容重；Vs

——巖石固體顆粒體積（不含孔隙體積），m3

，其它

符號同前。巖石比重的大小與巖石內(nèi)的孔隙和孔隙發(fā)育程度無關(guān)，僅取

決于組成巖石的礦物成分和相對含量。例如石灰?guī)r的顆粒密度

接近于方解石（CaCO3

）的密度。巖石比重測定方法常用比重瓶法。比重：巖石的干重量除以巖石的實體積（不包括巖石中孔隙

體積），所得的量與一個標準大氣壓下4℃純水容重的比值，又6式中：γ

、γ

′——脹系數(shù)和殘余碎脹系數(shù)表示。碎脹系數(shù)與重度的關(guān)系：分別表示某巖石實體和破碎后的重度。2.巖石的碎脹性巖石的碎脹性指巖石破碎后體積增大的性質(zhì)，常用初始碎V,

1

7

作用下，碎脹系數(shù)變小。載荷越大、作用時間越長，碎脹系數(shù)越小。破碎巖石壓實后體積V″與破碎前體積V之比為巖石的殘余碎脹系數(shù)。大小取決于巖石性質(zhì)、載荷大小、載荷作用時間、含水狀況等。殘余碎脹系數(shù)采用全部垮落法的采空區(qū)內(nèi)的冒落巖石，在上方巖石壓力V,,

8ne

=1

-

n孔隙比：巖石中孔隙的總體積Vv與固體（顆粒）實體積VS

之比。

巖石的孔隙率或孔隙比是衡量巖石工程質(zhì)量的重要物理指標

之一。大說明巖石中孔隙裂隙發(fā)育，含水透水性好，而強度低

,

變形大。3.巖石的孔隙性孔隙性反映巖石中孔隙發(fā)育程度，指標:孔隙率、孔隙比。空隙率：巖石中孔隙體積Vv（孔洞和裂隙之和）

占巖石總

體積V的百分比。

n

=

Vv

×

100%V9式中：wa——巖石的吸水率，%；MW——巖石中所吸入水分的質(zhì)量，g；M0——巖石一定時間內(nèi)吸水后的質(zhì)量，g；Ms——巖石干燥（105℃~110℃烘24h）后的質(zhì)量，g。吸水率是評價巖石質(zhì)量的重要指標。因為巖石的吸水率能

有效反映巖石孔隙和裂隙發(fā)育的程度，吸水率愈低，巖石質(zhì)量

愈好。巖石吸水率也是評價巖石抗凍性能的重要指標。一般認

為當wa<0.5%時，該巖石是耐凍的。吸水率（

自然吸水率）：干燥后的巖石（樣品）在一個大

氣壓力和室溫條件下，浸入水中一定時間（48h）吸入水分的質(zhì)量與其干質(zhì)量百分比。

4.巖石的吸水性10式中

wsa——巖石的強制吸水率，%；Mp——干燥后的巖石在強制（煮沸12h或真空800Pa以下

)

狀態(tài)下吸入水分后的質(zhì)量，g；其它符號同前。吸水率和飽水率主要取決于巖石中孔隙裂隙發(fā)育程度、開老，吸水率愈小。閉連通程度，其次是巖性和巖齡，與巖石的天然狀態(tài)無關(guān)。孔

隙愈大、愈多，細微裂隙開口連通情況好，巖石吸水多，數(shù)值

就愈大，反之就愈?。?/p>

巖石類別不同，如花崗巖、砂巖、頁巖

,

吸水也各不相同；對于同種巖石，與巖石年代有關(guān)，巖石愈巖石的飽和吸水率（簡稱飽水率）又稱強制吸水率，是指

干燥后的巖樣在強制狀態(tài)下吸入水分的質(zhì)量與其固體礦物質(zhì)量

的百分比。

11增大9％

，充滿水的巖石受凍后其膨脹應力很大。當kω<0.91時

,

在凍結(jié)過程中還有未被水充滿的小的敞開裂隙，巖石中的水尚有膨脹和擠入小的敞開裂隙的余地，巖石不會凍壞。當k

ω

>0.91時，在凍結(jié)過程中形成的冰就會對巖石的裂隙產(chǎn)生很

大的膨脹應力，從而破壞。工程上，考慮其他因素采用飽水系

數(shù)為0.8作為判別巖石是否抗凍。一般巖石kw=0.5～0.8。巖石的飽水系數(shù)是巖石抗凍性重要指標。水結(jié)冰后體積約飽水系數(shù)：巖石吸水率（自然）和飽和吸水率之比，反映

兩種試驗方法的關(guān)系。

12

巖石含水率與天然狀態(tài)、巖石的孔隙裂隙發(fā)育程度及其開

口和連通程度有關(guān)。含水率：天然狀態(tài)下巖石中所含水重量與其干重量百分比

。巖石含水率與容重的關(guān)系：

13數(shù)。如果巖石孔隙中的水在孔隙兩端有壓力差，會從低壓處流

出。由達西定律：式中：

K——巖石的滲透系數(shù)，cm/s或m/d；I——水力梯度，υ——滲透速度，cm/s或m/d，A——滲透方向上的截面積，cm2或m2

；

Q——通過的流量，cm3/s或m3/d。滲透系數(shù)與孔隙程度、孔隙和微裂隙貫通程度有關(guān)。隨有

效壓力增大而急劇減小。室內(nèi)用滲透儀測定，野外用壓水、抽

水試驗。5.巖石的透水性透水性：水在一定壓力下通過巖石的性能，指標為滲透系費群283982936

14

l

巖土基礎(chǔ)免D

=

KIh應力增大的性能。指標：膨脹應力、膨脹變形。膨脹應力：在實驗室采用膨脹應力測定儀，將巖石試樣全

部浸沒于水中保持原狀（徑向約束，軸向控制）而體積不變時

,

測定所需要的壓力與試件面積的比值。P

——試驗時記錄的最大軸向膨脹力，N；A

——（正圓柱）試樣斷面面積，mm2。國際巖石力學學會建議：測定膨脹應力的

試件為圓片，厚度不小于15mm，且大于最大顆

粒直徑

δ

的10倍，試件直徑大于厚度2.5倍6.巖石的膨脹性膨脹性是指軟巖浸水后體積增大或體積不變時相應地引起巖

樣

膨脹應力測定儀

P多孔板

、

d

多孔板15h式中：VHP——側(cè)向約束膨脹率；ΔH

——軸向膨脹變形量；H

——干燥試件沿軸向尺寸。國際巖石力學學會：測定的試件為圓片，厚度不小于15mm，且大于最大顆粒直徑δ的10倍，試件直徑大于厚度4倍。影響巖石的膨脹性因素：

巖石中親水性礦物的多少和巖石的

膠結(jié)程度。含有較多粘土礦物（蒙脫石，高嶺石，水云母等）膨脹性強。巷道底鼓原因之一，巖層內(nèi)含有粘土礦物。側(cè)向約束膨脹率：處于徑向約束的巖石試件，浸水膨脹后測

得的軸向變形率VHP=ΔH/H×100%16試驗方法：把烘干的巖樣（選10塊，每塊重40～60g）裝

入在水中轉(zhuǎn)動的篩子(篩輥直徑140mm，寬100mm,篩孔2mm，到

水槽底40mm，水面到軸20mm)里，浸水10min（旋轉(zhuǎn)200圈，約

3s一圈）后烘干(2～6h)，再重復浸水烘干試驗后，所剩巖樣

（干燥）質(zhì)量與試驗前巖樣（干燥）質(zhì)量百分比。Id2——巖石耐崩解性指數(shù)，%；Md2——兩個標準循環(huán)后剩余干巖樣質(zhì)量，g

;

Md0

——試驗前干巖樣質(zhì)量，g。影響巖石的崩解性因素同樣為：

巖石中7.巖石的崩解性是指巖石浸水后發(fā)生的解體現(xiàn)象。指標：耐崩解性指數(shù)。即指巖樣在遭受干燥和濕潤兩個標準循環(huán)后，殘留140mm親水性礦物的多少和巖石的膠結(jié)程度。固體質(zhì)量與試驗前固體質(zhì)量百分比。

巖石崩解實驗篩100mm40mm20mm17軟化系數(shù)愈大，巖石愈難以軟化。巖石軟化系數(shù)與巖石中親水和易溶礦物的含量，孔隙裂隙的發(fā)育程度，以及水的化學成分和巖石浸水時間等因素有關(guān)。親水易溶礦物多、裂隙發(fā)育、水PH小和浸水時間長，

ηc都會變

小。當

ηc>0.75時，巖石軟化性弱，抗凍和抗風化能力強。指標為軟化系數(shù)ηc

，是某巖石單軸飽和抗壓強度Rc.W與其干

燥巖石試件的單軸抗壓強度RC

比值。8.巖石的軟化性：巖石浸水后強度降低的性能。

18國標：試件的最小尺寸（直徑或邊長）與巖石內(nèi)最大顆粒尺寸的比值至少10：1，高徑比或高邊

比為2.0～2.5的圓柱體或棱柱體，標準試件的直徑

或邊長為50mm。(1)巖石的單軸抗壓強度巖石單軸抗壓強度是巖石單向壓縮時能承受的

最大壓應力。試驗方法簡單可信度高，是研究巖石二、巖石的強度1.抗壓強度：單軸抗壓強度、三軸抗壓強度。、巖體分類、巖體工程設計最常用指標。

巖石的單

軸壓縮zzt

σ(MPa)!

σ19巖石的三軸抗壓強度是指巖石試件在三向壓應力作用下所能抵抗的最大壓應力。式中：R3C——在一定側(cè)壓作用下的三軸抗壓強度，MPa；PC——試件破壞時的軸向載荷，N；A——試件的初始橫截面積，mm2。地下的巖石大多處于三向應力狀態(tài)，對工程巖石力學，三

軸抗壓強度更有意義。巖石的三軸抗壓試驗有真三軸和假三軸（常三軸）。

(2)巖石的三軸抗壓強度20應力，即最大主應力σ

1

，中間主應力σ2，最小主應力σ3

，

σ1

＞

σ2

＞

σ3＞0。試件破壞時獲得的最大軸壓（單位面積的載荷）即真三軸抗壓強度。常規(guī)三軸（或常三軸）：三個軸向應力

σ1

＞

σ2=

σ3＞0，圓柱體試件，側(cè)面（外圍）施加不變的圍壓

(

σ2=σ3）上下端面施加不斷增大的軸壓（最大主

應力

σ1

），

由偏差應力

(

σ1-σ3

）使試

件破壞，并獲取最大軸壓，即巖石常三

軸抗壓強度R3C。真三軸壓縮

常三軸壓縮

機，棱柱體試件，三個軸向施加不同壓真三軸抗壓強度測定：真三軸壓力21隨巖石的地質(zhì)特征、孔隙率、含水率等有明顯差異。

同一巖石在各種抗壓強度中單軸抗壓強度最小。當

σ2

=

σ3＞0，隨圍壓增大，巖石的抗壓強度呈非線性增大。當

σ1

＞

σ2

＞

σ3＞0，隨σ3增大巖石抗壓強度明顯增大，

隨σ2提高抗壓強度也有所增大。

σ2影響程度隨σ3增大而減小。（3）

巖石抗壓強度特性22A.

增大

B.

減小

C.保持不變

D.

會發(fā)生突變巖石的抗強壓度隨著圍壓的增大如何變化?23抗切強度是指剪切面上的正應力等于0時的抗剪強度，又

稱純剪強度。主要取決于巖石

的內(nèi)聚力C

。該指標反映巖石內(nèi)顆粒間粘結(jié)力，又稱粘結(jié)力或粘聚力。C=0表明巖石松散?？辜魪姸燃磶r石抵抗剪切破壞的能力，即巖石能承受的最大剪應力?？煞譃榭骨袕姸取⒖辜魯鄰姸?、摩擦強度等。2.巖石的抗剪強度試件巖石抗切試驗原理圖24σττC巖石試件上有載荷時，沿已破斷面

進行的剪切試驗測得的抗剪強度是摩擦

強度。剪切面上內(nèi)聚力C等于0，僅存

在顆粒間的摩擦力，其剪應力大小為試

件剪切面上的正應力σ與摩擦系數(shù)f乘

積。摩擦強度曲線在σ-τ坐標系上為通

過坐標原點的一條斜直線。剪應力與試件上的壓應力成正比，

摩擦強度與試件上施加正應力有關(guān)。ф是巖石摩擦角，它是巖石抗剪另一參數(shù)。τ=

σ

f

=

σ

tan

φ!σφ巖石摩擦試驗原理圖摩擦強度：25τστ系上為存在截距C的一條斜直線。此時巖石有內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦力?？辜魪姸却笮∨c剪切面上正應力大小有關(guān)，正應力愈大，

抗剪強度愈高。抗剪強度：巖石試件的剪切面上施加一定正應力時的抗剪

強度稱為抗剪斷強度。它是壓剪試驗中得到的。在

σ-

τ坐標τ=C+

σtgφa巖石抗剪斷試驗原理圖σττ

φ

26σ!C直剪試驗、楔形剪切試驗和三軸壓縮剪切試驗。直接剪切試驗采用直接剪切儀。由上、下兩個剛性匣子

組成，試件放入匣子，固定于地面的上匣子施加法向力，產(chǎn)

生壓力，下匣子受水平拉力作用移動，上下匣的錯動面就是

巖石的剪切面。加載速率控制在0.5～0.8MPa/s。剪切破壞時剪切面上的正應力和剪應力（即抗剪強度）式中：P—試件上所加載荷，N；T—試件所受的水平拉力，N；A—試件原始剪切面的面積，mm2。P

Tσ

=

τ

=

max

A

A,

max抗剪強度測定方法試

件

直剪試驗裝置（MPa)為：27P\T試驗的優(yōu)點：簡單方便，不需要特殊設備；缺點：試件尺寸較小，不易反映巖石中裂隙、層理等弱面

的影響。摩擦強度測定，一般同抗剪斷強度測定一次完成，即當抗

剪斷試驗的位移達1cm時，剪切載荷穩(wěn)定后，剪切面上的剪應

力。法向力，得到各塊破壞時不同正應力和剪應力（3～5組），然后把各對應點標

注在σ-

τ坐標上用光滑曲線連接，得到

巖石強度曲線，再根據(jù)工程應力大小，選擇一直線替代該曲線的一段。直線在τ軸上的截距為巖石粘聚力C，與

σ軸的

夾角φ

,

即巖石的內(nèi)摩擦角。對同一組試件（3～5塊）施加不同抗剪參數(shù)確定28φστC楔形剪切試驗是在所謂楔形（變角）剪切儀上進行的。這

種儀器的主要裝置如下圖所示，把裝有巖石試件的這種裝置放

在壓力機上進行加壓，直至試件沿著剪切面發(fā)生剪切破壞。根據(jù)力的平衡原理，可由作用于剪切面上的法向力N和切向

力Q解得剪切破壞時剪切面上的正應力和剪應力。A——試件原剪切面面積，mm2；τ——試件剪切面上的剪應力，MPa；σ——試件剪切面上的正應力，MPa；

P——試驗機施加的壓力，N；α——試件與水平面的夾角，

(

°

)

;f——滾柱板的摩擦系數(shù)。τ

=

=

(sin

α

-f

cosα)Pσ

==

(cosα

+f

sin

α)變角剪切試驗裝置

f

試

件29αPQN。由不同斜面極限應力在σ-τ坐標找到對應點，把全部極限應力狀態(tài)的點用光滑曲線連

接，得到該巖石的強度曲線，

簡化成直線后得到該巖石的內(nèi)

聚力和內(nèi)摩擦角。0巖石強度曲線α角度小需要的載荷就大

;

α角過大，裝置容易傾倒應

在55

°~65

°。為獲得內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角,

常采用3～5個試件分別采用

不同傾角α測定。每個角度α

都可獲得一剪切面上一對正應

力和剪應力，即極限應力狀態(tài)變角剪切試驗采用的試件多為7×7×7cm3或10×10×10

cm3立方體試件。α....Cσ--φ30τ試件在單向拉伸時能承受的最大拉應力，稱為巖石的單軸抗拉強度，習慣稱抗拉強度。同單軸抗壓強度一樣是巖石力學中重要指標。巖石抗拉強

度遠小于單軸抗壓強度，地下工程的破壞多為拉伸破壞，為此

巖石抗拉強度指標更重要。測定可分為直接測定抗拉強度和間接測定抗拉強度。3.巖石的抗拉強度31巖石的直接拉伸巖石抗拉強度等于作用在試件上的最大拉力除以試件的原始由于試件安裝要求高，難度大，成功率低，采用直接法測

定巖石單向抗拉強度很少，多采用間接測定。

（1）巖石抗拉強度的直接測定橫截面積。32（2）劈裂法間接測定巖石抗拉強度試驗方法（巴西劈裂法）巖石抗拉強度測定我國多采用一

組厚度小于直徑一半的圓片（短圓柱

)

試件，在專用劈裂法抗拉夾具進行

試驗。劈裂夾具由夾具座、刀承，上

、下刀刃和左右夾持螺釘組成。測定

時把試件放入夾具內(nèi)，用兩側(cè)夾持螺釘調(diào)整好試件位置，保證上下刀刃間

連線通過圓柱中心軸，再放在試驗機

承壓板間，使試件中心線與壓力機中

心線重合后加載。試件此時，試件受

力狀態(tài)為刀劈。刀承

鋼絲試驗機試承壓板試

件夾具座

劈裂試驗試驗機承壓板簡易劈裂試驗夾持螺釘件33式中:Rti

——第i個試件的單軸抗拉強度，MPa；

Pi——第i個試件破壞時的載荷,N；Di

——第i個試件直徑，mm；

ti

——第i個試件的厚度，mm；Rt

——一組試件平均抗拉強度，MPa；n

——每組試件個數(shù)。試驗的優(yōu)點是簡便易行，只需普通壓力機，無需特殊設備

,

工程上廣泛應用。試件內(nèi)應力分布較為復雜，結(jié)果只能代表

某種條件下的特征值，不能反映巖石真正抗拉強度。劈裂不是

對試件進行簡單的張拉作用，是在三向應力條件下的張性破裂。

巖石抗拉強度

:34設備：

點載荷儀。小型點載荷儀僅由一個手

動液壓泵、一個液壓千斤頂和

一對圓錐形加壓頭組成，可以

帶到巖土工程現(xiàn)場去做試驗。簡易、快速、廉價。獲得的強度可用做巖石分級的指標，也

可作為單軸抗壓和抗拉強度的間接測定。攜帶式點載荷儀示意圖1-框架；2-手搖臥式油泵；3-千斤

頂；4-球面壓頭（加荷錐）

；5-油

壓表；6-游標卡尺；7-試件74.點載荷試驗41356235試件多采用高徑比為1～1.4的圓柱體的巖芯（或不規(guī)則巖

塊），在其中部對徑的兩點施加點載荷（壓頭頂端圓弧半徑P——試件破壞載荷，N；D——加載兩點間距離（圓柱試件的

直徑），mm。開。點載荷試驗獲得的強度指標r=5mm，錐體側(cè)面與軸線夾角為30

°

)

至沿縱截面或橫截面劈

試件的破壞形態(tài)36直徑為50mm的圓柱體試件徑向點載荷試驗的點載荷指標值IS（50）確定為標準試驗值，其他尺寸結(jié)果應修正。k—修正系數(shù),當D≤55mm時，

k＝0.2717+0.01457D；當D＞55mm時，

k＝0.7540+0.0058D。式中：

IS（50）—巖芯直徑50mm試件的點載荷指數(shù)，MPa

；

37作用下產(chǎn)生的形狀和大小的變化。巖石在外載荷作用下變形，當載荷增加到某一數(shù)值，隨時

間增長，巖石破壞。防止巖石工程破壞應從控制巖石變形入手

。巖石的變形和穩(wěn)定是非常重要的問題。卸載后的受力物體產(chǎn)生變形恢復的性質(zhì)為彈性；把物體受

力達到屈服應力后，產(chǎn)生不可恢復變形的性質(zhì)為塑性；把物體內(nèi)應力或應變隨著時間增長而變化的性質(zhì)稱為流變性。巖石具有彈性、塑性，很多巖石有流變性。是指巖石在物理因素（主要是外力，其次溫度、濕度等）三、巖石的變形性質(zhì)381.普通力學試驗機下的巖石變形米勒根據(jù)單軸試驗，將巖石應力-應變關(guān)系曲線劃分為六種

類型。c.塑-彈性（微裂隙發(fā)

育的堅硬巖）如：砂巖、花崗巖、片巖

（平行片理加載）e.塑-彈-塑性的（壓縮性高巖石)如：垂直片理加載的片巖f.彈塑蠕變性的(極軟巖）如：巖鹽、蠕變性軟巖b.彈塑性（較堅硬巖）如

：凝灰?guī)r、軟石灰?guī)r、

泥巖d.塑彈塑性的（堅硬的變質(zhì)巖）如：大理巖、片麻巖a.彈性(堅硬巖）如

：石英巖、

玄武巖、

白云巖39為準彈性、半彈性和非彈性。①脆性巖石變形曲線脆性巖石：在外力作用下破壞前變形很

?。傋冃涡∮?%），破壞面明顯的巖石。脆性巖石應力應變曲線OA段，變形模量小且不是常數(shù)，是由于巖石中孔隙受壓閉合而造成，接近彈性階段,

稱壓密階段，A點為壓密極限；AB段，隨著應力增大應變對應增大，變

形模量基本為常數(shù)，巖石處于線彈性狀態(tài)，該階段稱線彈性階段，B點為彈性極限σe；BC段，變形模量逐漸變小而趨于零，因

為過B點后巖石中微裂隙在不斷發(fā)生和發(fā)展，

塑性變形增大，直至C點發(fā)生破壞，該段稱破

裂發(fā)展階段，C點為強度極限σC。BA準彈性（如花崗巖）半彈性（如砂巖）法默根據(jù)峰前應力應變關(guān)系把巖石劃分σCσeo脆性巖石的變形曲線非彈性（如頁巖）法默巖石分類40σεC5%），而破裂面不明顯的巖石，即延性。塑性巖石應力應變曲線，在工程上，常按開始變緩的轉(zhuǎn)折點E分為兩段：OE段近似彈性階段，E稱屈服點，對應的應力稱屈服極限σT；EF段塑性階段，處于塑性流動階段，OEF曲線簡化為OEG折線。另外，對于單向應力作用下破壞前軸向總應變在3～5%之間的巖

石稱作半脆性巖石或脆—塑性巖石。塑性巖石：外力作用下，巖石在破壞前變形明顯（總變形大于②塑性巖石變形曲線塑性巖石應力應變曲線41巖石的變形參數(shù)巖石的彈性模量、泊松比等。

42（1）彈性模量，分為切線模量、割線模量、平均模量。①切線模量：

巖石應力應變關(guān)系為S型時，該曲線上直線段的

切線斜率。ISRM建議巖石的切線模量應為應力應變曲線在巖石

式中

:

Et—巖石的切線模量；σB-σA—應變曲線直線段任兩點的應力差；εB-

εA

—對應于σB-σA的應變差。強度極限的一半處切線的斜率。切線模量的確定43應力應變關(guān)系為S曲線時，該曲線原點到某一特殊應力點

連線的斜率。這個特殊應力點應取強度極限的一半處（初裂

點），如圖。應力值，MPa；ε50——對應于σ50處的應變值。式中

:

E50——巖石的割線模量，MPa；

σ50——巖石抗壓強度50％處的

②割線模量割線模量的確定44O5050③平均模量：

巖石應力應變關(guān)系為S型時，該曲線上直線段的

斜率?！豆こ處r體試驗方法標準》

（GB/T50266-2013）。

式中

:

Et——巖石的平均模量；

平均模量的確定σb-σa——應變曲線直線段任兩點的應力差；

εb-

εa

——對應于σb-σa的應變差。45

εz

的比值，又稱為橫向變形系數(shù)。

設試件直徑為D，徑向變形為ΔD；軸

向長為L，軸向變形為

ΔL，則

巖石的泊松比一般為0.15～0.35

。隨數(shù)值增大，巖石由硬到軟。實驗提供的泊松比取自應力應變

曲線直線段，強度極限的二分之一處

,

此時泊松比為一常數(shù)，如圖。σRc≈Rc/2

εdεz

εz巖石的泊松比是指巖石試件在單軸壓

縮條件下橫向(徑向）應變

εd和軸向應變D（2）

巖石的泊松比

μ

巖塊變形示意圖泊松比計算

σ

σ↓ΔL46εdD+

ΔDL剛性壓力機是指試驗機的剛度Km

比巖石剛度Kr大。物體的

剛度愈大，在載荷作用下變形愈小。剛度大的壓力機的彈性變

形很小，加載超過強度極限后，試驗機積聚的能量釋放，小于

巖石繼續(xù)變形需要的能量，保證巖石在抵抗能力降低時繼續(xù)進

行試驗。在剛性壓力機上可得應力應變?nèi)^程曲線。（1）

巖石的剛度與彈性變形能

剛度K：

K

=

Pu彈性變形能W：

W

=

Pu

=

式中：K——物體的剛度，kN/mm

;p——外力，N;u——在外力作用下的位移。（2）剛性壓力機原理2.剛性壓力機下的巖石變形巖石剛度和彈性能47Pu力。

孔隙裂隙壓密階段（OA段）：即試件中原有張開性結(jié)構(gòu)面或微裂隙

逐漸閉合，巖石被壓密，形成早期的非線性變形，

σ

-

ε

曲線呈上

凹型。在此階段試件橫向膨脹較小，試件體積隨載荷增大而減小。

本階段變形對裂隙化巖石來說較明顯，而對堅硬少裂隙的巖石則不

明顯，甚至不顯現(xiàn)。

彈性變形階段（AB段）：該階段的應力—應變曲線成近似直線。

微裂紋擴展階段（BD段）：或稱破裂發(fā)展階段，

σ

-

ε

曲線呈下

凹型。其中BC段稱微裂紋穩(wěn)定發(fā)展階段，曲線斜率較大，C點為屈

服點，該段以彈性變形為主；CD段稱微裂紋不穩(wěn)定發(fā)展階段（塑性

階段），D點（初始破壞點）應力為峰值強度。是巖石應力應變?nèi)^程曲線的簡稱，

是指在剛性壓力機上獲得的應力應變曲線，

即包括峰前區(qū)和峰后區(qū)兩部分，如圖。1）峰值前區(qū)曲線即巖石的應力應變?nèi)?/p>

過程曲線中OD段，表現(xiàn)了巖石的應變強

化特性，即要想增加變形，就需增加外CBA（3）全應力應變曲線DE巖石的應力應變?nèi)糖€σO48ε陡，軟巖石該段長而平緩。

破壞階段特點：巖石承載力達到峰值強度后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，

但巖石基本保持整體狀。本階段內(nèi)，裂隙交叉且相互聯(lián)合形成

宏觀斷裂面，巖石變形主要表現(xiàn)為沿宏觀斷裂面的塊體滑移，

巖石承載力隨變形增大迅速下降，但并不降到零，說明破裂的

巖石仍有一定的承載力。

其機理是因為破碎的巖塊間有摩擦力的存在，使得巖塊在完全

破壞前還具有一定的承載能力。這該曲線段的發(fā)現(xiàn)，在巖石工

程上有重要意義。應變軟化（

strain

softening）

是指材料進一步變形所需的應力比原來的要小，

即應變

后材料變軟的現(xiàn)象。

應變軟化過程中，

隨著應力的加大，

應變增長的速率加快。2）峰值后區(qū)曲線指強度極限點D以后的DE段，稱為

破壞階段，E點是完全破壞點，其應力

值為該巖石的殘余強度。該段表現(xiàn)出

巖石應變軟化特性。硬巖石該段短且CBADE巖石的應力應變?nèi)糖€σO49ε設巖石試件在高為h

，直徑為d，變形后高的增量(壓縮量）為Δh

，直徑增量（壓縮量）Δd。求解變形后的體積應變εV。

巖石的體積應變是指巖石在壓縮時，體積的縮小量與原體

積的比值。即：

3.巖石的擴容εv

=

ε1

+

ε2

+

ε350積應變?yōu)檎?，且呈線性增長。②

體積不變階段：當軸向應力位于彈性極限和屈服極限之間時

,

體積應變不再是線性增長，其增量趨近于0。③

擴容階段：當軸向應力超過屈服極限，巖石體積開始大幅增

加，增長速率越來越大，最終導致巖石破壞。巖石體積應變的三個階段①

體積變形階段：當軸向應力小于彈性極限時，體積縮小，體51巖石擴容發(fā)生在應力超過屈服極限后，即微裂紋不穩(wěn)定擴

展階段（塑性階段），其應力上限就是強度極限，初始破壞點

。巖石擴容時即將破壞。巖石工程發(fā)生擴容時，及時采取有效措施可防止工程的失

穩(wěn)破壞。巖石擴容：

當應力達到某值時，巖石的體積不縮小反而增

大的力學現(xiàn)象。

52B.

裂隙逐漸閉合的一種現(xiàn)象C.

裂隙逐漸張開的一種現(xiàn)象D.

巖石的體積隨壓應力的增大而逐漸增大的現(xiàn)象

答案：D

剪脹(或擴容)的發(fā)生是由什么因素引起的?A.

巖石內(nèi)部裂隙閉合引起的B.

壓應力過大引起的C.

巖石的強度太小引起的D.

巖石內(nèi)部裂隙逐漸張開和貫通引起的答案：D

剪脹(或擴容)表示的是下列哪種現(xiàn)象?A.

巖石體積不斷減小的現(xiàn)象53。完全彈性巖石（非線彈性巖

石）：加載、卸載曲線完全重合，

應力-應變關(guān)系是曲線。多次反復加載、卸載時仍服從此曲線。滯彈性巖石（彈性巖石）：

加載與卸載曲線不重合，但是反

復加載、卸載時，應力-應變服

從環(huán)路規(guī)律。彈性巖石的變形彈性巖石分為線彈性巖石、完全彈性巖石和滯彈性巖石。線彈性巖石：加載曲線與卸載曲線為完全重合的直線，多

次反復加載、卸載時，巖石的應力-應變曲線都沿同一直線往返4.循環(huán)載荷作用下巖石的變形巖石礦物成分、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造不同，故巖石變形性質(zhì)不同。理想彈性材料的應力應變曲線b.完全彈性a.線彈性c.滯彈性54外力作用停止后，巖石恢復變形包

括：立刻消失的彈性變形（瞬時彈性變

形）、永不消失的殘余變形（塑性變形

)

、隨時間而緩慢消失的變形（后效彈

性變形）

。巖石彈性后效不明顯，一般占彈性變形的百分之幾。(2)

巖石的彈塑性變化巖石的殘余變形隨卸載水平增大

而增大。彈塑性巖石的變形(1)巖石彈、塑、粘性共存一般巖石的變形曲線55巖石具有“記憶

”性。(3)塑性滯環(huán)存在與變化巖石加載和卸載曲線不重合，形成

曲線環(huán)即塑性滯環(huán)。原因是外力加載的

一部分功消耗于巖石中裂隙的擴展和裂

隙間的摩擦。卸載點應力水平一樣時，隨加卸載

次數(shù)增多，塑性滯環(huán)變小。隨卸載點應力水平增大，塑性環(huán)增

大。(4)巖石具有“記憶

”性卸載后再加載曲線，似乎始終沿著

原應力—應變曲線規(guī)律發(fā)展，故有人說巖石循環(huán)加載變形曲線巖石循環(huán)加載變形56σε隨圍壓的增大:度增大；變化明顯于硬巖；?

脆性巖石向塑性轉(zhuǎn)化，進而向

應變硬化發(fā)展。

圍壓增大到一

定程度，應力應變曲線上沒有

明顯的峰值。彈性極限、強度極限、剩余強變形模量和泊松比增大，軟巖彈、塑性變形都增大；三軸壓縮變形曲線左為輝長巖，右為軟砂巖，數(shù)字1、2

、3、4、5表示圍壓增大順序號常三軸

(

σ2=σ3

）壓縮時隨圍壓的增大巖石變形特性53431

25.巖石的三軸壓縮變形性質(zhì)???σ1-

σ3σ1-

σ357εε4251（2）巖石的真三軸壓縮變形性質(zhì)

σ2=σ3時，變形特性（如圖a）隨σ3增大，巖石的的屈服應力、峰

值應力、剩余強度都增大；彈性模量基

本不變；彈、塑性應變都增大，塑性區(qū)

強化明顯；

σ3為常數(shù)時，變形特性（圖b）隨σ2增大，巖石的的屈服應力、峰

值應力增大；巖石的彈性階段增長，彈

模不變；塑性階段變短，

由塑性向脆性轉(zhuǎn)化；

σ2為常數(shù)時，變形特性（圖c）隨σ3增大，巖石的的屈服應力不變，

峰值應力增大，剩余強度略有增大；彈

性模量不變；塑性變形增大。σ3=70MPa

σ3=55MPaσ3=25MPa3σ2=108MPaε（%）

(c)真三軸壓縮巖石變形10782σ2=53MPa0

1

2

3

4

ε（%）σ3=0MPa

0

1

20

1

2

3

42001005525231167σ3=55MPaσ

=40MPaε（%）σ1-

σ3σ1-

σ3σ-

σ58133(b)(a)431隨圍壓增大，巖石擴容被

推遲，且擴容率降低。該現(xiàn)象

在應力應變?nèi)^程曲線的峰值

后階段表現(xiàn)明顯。處于破壞階

段的巖石，軸向應變增大，而

徑向應變變小，即有效限制了

巖石的擴容。1ε2+ε3注：序號表示圍壓增大規(guī)律圍壓對巖石體積應變的關(guān)系（2）圍壓對巖石擴容的關(guān)系43243259σ1ε

10①

蠕變：巖石在不變載荷長期作用下，變形隨時間而增長的

現(xiàn)象。它與塑性變形不同點在于，塑性變形一般出現(xiàn)在應

力超過彈性極限后，而蠕變變形只要應力作用時間相當長

,

在應力小于彈性極限的情況下也能出現(xiàn)。②

松弛：當應變保持不變時，其應力隨著時間增長而減小的

現(xiàn)象。又分為完全松弛和不完全松弛兩類。③

彈性后效：它是指在加載或卸載時彈性應變滯后于應力的

現(xiàn)象。物的巖石流變性更明顯，嚴重影響巖石工程的穩(wěn)定。包括巖石

的蠕變、彈性后效、松弛等。巖石應力-應變關(guān)系與時間因素有關(guān)的性質(zhì)。含有粘土礦

606.巖石的流變性為零，OA段產(chǎn)生的變形為瞬時彈性應變

εe

，蠕變曲線分三段。

AB段——第一階段蠕變（

瞬態(tài)、初始或減速蠕變階段）。特點：蠕變速率隨時間增長而減小，曲線下凹。此段卸載應變能恢復，順序為立刻恢復的瞬時彈性應變和隨時間增長緩慢恢復剩余應變——彈性后效現(xiàn)象。BC段——第二階段蠕變(等速蠕變或定常蠕變階段)。特點：應變與時間基本為直線，蠕變速率基本為常數(shù)，持續(xù)時間較

長。在該階段內(nèi)卸載和第一階段雷同，不同的是變形為殘余變

形。曲線斜率取決于施加載荷和巖石的性質(zhì)（粘滯系數(shù)η

)

。CD段——第三階段蠕變(加速蠕變階段)，是流變的破壞階

段，曲線上凹，變形也為殘余變形。D點是破壞點，C點為蠕變

的極限應力點，相當于屈服應力。CBtⅠ

Ⅱ

Ⅲ巖石蠕變的典型曲線的起始點A不巖石典型蠕變曲線εAO61D大小與載荷大小和溫度有關(guān)，通常εU=1.2～1.3εe

。多見較堅硬的巖石，如砂巖、石灰?guī)r等。不穩(wěn)定蠕變：在定載荷作用下的巖石，

同樣先產(chǎn)生瞬時應

變，

以后應變量隨時間增加而不斷增加，不能穩(wěn)定于某一極限

值，直至破壞。多見松軟的粘土巖類。ε

泥巖頁巖t不穩(wěn)定蠕變曲線

62穩(wěn)定蠕變：巖石在定載荷作用下，先出現(xiàn)瞬時應變，此后出現(xiàn)蠕變第一階段，蠕變量逐漸趨于一個極限值εU

。極限值的影響巖石蠕變的因素巖性、壓力、溫度、濕度蠕變的分類穩(wěn)定蠕變曲線ε

euεε砂巖對某種巖石試驗時，隨長期恒定應力減小，蠕變曲線逐漸

由不穩(wěn)定蠕變過渡到穩(wěn)定蠕變，臨界應力即長時強度。巖石的長時強度曲線可用指數(shù)型經(jīng)驗公式表示σ

=

A

+

Be—at

或

σt

=

σ∞

+

(σ0

—σ∞

)e—at式中

a——試驗確定的經(jīng)驗常數(shù)。在長期恒定載荷作用下巖石破壞時的強度值稱長時強度，

又稱長期強度。

長期恒載破壞試驗確定長期強度63σ

∞σ0σttt強度之比為0.4～0.8，其中軟巖和中等堅固巖石為0.4～0.6，

堅固巖石為0.7～0.8。

在等速蠕變階段，巖石會產(chǎn)生什么變形?A.

彈性變形B.

塑性變形C.

彈性變形和永久變形D.

彈粘塑性變形答案：D分析：從卸載曲線的形態(tài)可以看出，在等速蠕變階段，卸載

時部分彈性變形會迅速恢復.

部分彈性變形的恢復則需一個過

程，

還有一部分變形會殘留下來.

所以共有三種變形.即彈性

變形、粘性變形以及塑性變形。在恒定荷載長期作用下，巖石會比瞬時強度小得多的情況下

破壞，根據(jù)目前試驗資料，對于大多數(shù)巖石，長時強度與瞬時64巖石在外載作用下常處于復雜應力狀態(tài)，巖石的強度及其

在載荷作用下性狀（脆性或塑性）與巖石的應力狀態(tài)有很大關(guān)

系，如單向應力狀態(tài)下表現(xiàn)出脆性的巖石，在三向應力狀態(tài)下

又有塑性的顯現(xiàn)，強度也明顯提高。巖石的破壞類型：張裂破壞：拉應力引起的；剪切破壞：剪應力引起的。巖石強度理論：庫侖準則——剪切破壞理論；莫爾強度理論——剪切破壞理論；格里菲斯強度理論——張裂破壞理論四、巖石的強度理論65①

材料破壞為剪切破壞；②

巖石抗剪切能力由兩部分組成（巖石本身的內(nèi)聚力、

剪切面上法向力產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力）。③

強度準則形式－直線型：τ

=

c

+

σ

tan

φ式中

τ——材料的抗剪強度；

σ——斜截面上正應力；

φ——材料的內(nèi)摩擦角；c——材料的內(nèi)聚力（粘結(jié)力）。庫侖準則可由

AL

直線表示1.庫侖準則66當任意斜截面為破壞面時，

α

=

θ

其上應力滿足庫侖準則。

任意斜截面上應力為：67應用：①判斷巖石在某一應力狀態(tài)下是否破壞（用應力圓）。②預測破壞面的方向：（與最大主平面

）；③進行巖石強度計算。

評價：①是最簡單的強度準則，是莫爾強度理論的一個特例。②不僅適用于巖石壓剪破壞，也適用于結(jié)構(gòu)面壓剪破壞。③不適用于受拉破壞。強度準則：剪切式：

τ

=

c

+

σ

tanφ三向應力式：

σ1

=

2c45

0

+

φ268①材料破壞實質(zhì)：材料某一面上剪應力達到限值（不是最大剪應力）②剪應力與材料本身性質(zhì)和正應力在破壞面上產(chǎn)生的摩擦力有關(guān)。材料發(fā)生破壞取決于該點的剪應力，與該點正應力相關(guān)。因為剪切會使巖石內(nèi)部相對滑動，滑動面上產(chǎn)生摩擦力，正應力越大，摩擦力越大。③破壞時剪切面上的極限剪應力是該面上正應力的函數(shù)，該函數(shù)在σ-

τ坐標中為一條曲線（莫爾包絡線），它的變化取決于材料的性質(zhì)，巖

性不同則曲線不同。④該曲線的具體形式僅能從實驗中獲得。⑤某材料失效時，必有某點的應力狀態(tài)所對應的應力圓與該材料的極限包絡線相切。⑥破壞僅與最大和最小主應力有關(guān)，而與中間主應力無關(guān)。2.莫爾強度理論莫爾在試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上提出，把庫侖準則推廣到考慮三向應力狀態(tài)。69③用宏觀唯象的處理方法建立失效條件。莫爾強度曲線繪制：（由單拉、單壓、三

壓強度實驗得到）特點：

曲線左側(cè)閉合，向右側(cè)開放（耐壓、不耐拉）；

曲線的斜率各處不同（內(nèi)摩擦角、似內(nèi)聚力變化，與所受應力有關(guān)）；

曲線對稱于正應力軸（破壞面成對出現(xiàn)，形成X型節(jié)理）；

不同巖石其強度曲線不同（不同巖石具有不同的強度性）。莫爾理論建立與古典理論區(qū)別：①不致力于尋找材料失效的共同力學原因；②盡可能多地占有不同應力狀態(tài)下材料失效的試驗資料，極限應力狀態(tài)；

70a)

直線型：

(與庫侖準則相同）雙直線型τ

=

c

+

σ

tanφ

τ

=

c

+

σtgφ

單直線型cφ（不同巖石具有不同的強度性質(zhì)，其強度曲線可分為三個類型）莫爾包絡線的三種形式：71表達式：τ2

=n(σ

+σt

)式中：

σt—單向抗拉強度n

—待定系數(shù)由圖：N點坐標及NM半徑為

巖性較堅硬到較弱的巖石，如泥灰?guī)r、砂巖、

泥頁巖等強度包絡線近似于二次拋物線Nb)

二次拋物線型：2α72

主、剪應力表達式：主應力表達式：n系數(shù)：確定n系數(shù)的方法：N單軸壓縮條件下有σ3=0，

σ1=

σc，

代入主應力表達的mohr強度準則由上式和右圖求得:73c)

雙曲線型：表達式：

（強度條件）τ2

=

(σ

+σt

)2

tan2

φ1+

(σ

+σt

)σt

灰?guī)r、花崗巖等堅硬巖石強度包絡線近似于雙曲線74對莫爾強度理論的評價：優(yōu)點：①適用于塑性巖石，也適用于脆性巖石的剪切破壞；②較好解釋了巖石抗拉強度遠遠低于抗壓強度特征；③解釋了三向等拉時破壞，三向等壓時不破壞現(xiàn)象；④簡單、方便:同時考慮拉、壓、剪,可判斷破壞方向.

不足：①忽視了σ2

的作用，誤差：

±10%;②不適用于拉斷破壞；③不適用于膨脹、蠕變破壞。754.格里菲斯強度理論認為脆性材料斷裂的起因是分布在

材料中的微小裂紋尖端有拉應力集中(

這種裂紋現(xiàn)在稱之為Griffith裂紋)所致假設:①材料內(nèi)部有許多隨機分布的微裂

隙。②微裂隙均張開，彼此獨立。③視為非常扁平的橢圓.④當物體受力，處不利方位的微裂

隙端部產(chǎn)生高度應力集中.⑤當集中處的拉應力達到分子的結(jié)

合力，微裂隙擴展，材料破壞。

↓↓↓↓↓試件中原有裂隙擴展σ1__

!↓↓!↓↓!↓↓!

.-σx

σyτyx

τxy

r

'

σ格里菲斯裂紋及受力圖↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓76σyσ3σ3σ1x上述公式是格里菲斯破壞判據(jù)的

主應力表達式。我們知道，單軸抗

壓試驗，滿足該準則的前一個條件

,

即σ3=0

，σ1=RC代入方程解得①壓拉比接近巖石特性；②解釋了

非約束條件下脆性巖石的破壞；③解釋

了試驗中微裂紋發(fā)展方向。由橢圓分析得：當

σ1

+

3σ3

≥0時,3σ3C

0

3Rt

M(

σ

,

τ

)

R2Rt

σ

σ3

σ

格里菲斯準則在主應力

平面的圖形σ1

+

σ3

＜0時

σ3

=

一

A

Rt

BRC

=

8Rt格里菲斯判據(jù)強度曲線τ

2

=4Rt

(σ

+

Rt

)評價：τ

Rt\\2

θ77σ1t1①巖石抗壓強度為抗拉強度的8倍，反應脆性材料的基本力學特征；

（數(shù)量級上是合理的）②證明了巖石在任何應力狀態(tài)下都是由于拉伸引起破壞，即材料的破

壞機理是拉伸破壞；③指出微裂隙延展方向與最大主應力方向斜交，最終與最大主應力方

向一致。不足：①僅適用于脆性巖石，對一般巖石莫爾強度準則適用性遠大于

Griffith準則。②對裂隙被壓閉合，抗剪強度增高解釋不夠。③Griffith準則是巖石微裂隙擴展的條件，并非宏觀破壞。Grriffith強度準則評價：優(yōu)點：78答案：A解析：格里菲斯準則認為，不論巖石應力狀態(tài)如何，巖石的破

壞都是由于微裂紋附近的拉應力超過了巖石的抗拉強度所致。

所以，

巖石的破壞都是拉應力引起的裂破壞。格里菲斯準則認為巖石的破壞是由于.A.拉應力引起的拉裂破壞

B.壓應力引起的剪切破壞C.壓應力引起的拉裂破壞

D.剪應力引起的剪切破壞79n方法：通過巖體的一些簡單和容易實測的指標，把工程地質(zhì)

條件和巖體力學性質(zhì)與參數(shù)聯(lián)系起來，并借鑒已建工程設

計、施工和處理等方面成功與失敗的經(jīng)驗教訓，對巖體進

行歸類的一種工作方法。n目的：通過分類，概括地反映各類工程巖體的質(zhì)量好壞，預

測可能出現(xiàn)的巖體力學問題。為工程設計、支護襯砌、建

筑物選型和施工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。五、巖體基本質(zhì)量的分級80（1）巖石材料的質(zhì)量（強度指標）。（2）巖體的完整性，密集度、切割度、連續(xù)性等。（3）巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與巖體工程的相對空間位置關(guān)系等。（4）地下水（軟化、沖蝕、降低有效正應力、c、

φ

)（5）地應力（大小、最大主應力方向）（6）其它因素（

自穩(wěn)時間、位移率）其中（1）

（2）

是巖石基本質(zhì)量，

（3）

－（6）

是考慮工程巖體特點的其它因素分類的獨立因素81l

迪爾（Deere,D.U.),

1964年提出,

根據(jù)鉆探時的巖芯完

好程度來判斷巖體的質(zhì)量，對巖體進行分類l

規(guī)定：

內(nèi)徑56mm

金剛石鉆頭l

RQD是選用堅固完整的、其長度大于等于10cm的巖芯

總長度與鉆孔長度的比，百分數(shù)表示為：工程實踐說明，RQD是一種比巖芯采取率更好的指標。巖芯采取率

：鉆探取出的完整巖石+破碎巖石總長度與回次進尺比值。

按巖石質(zhì)量指標RQD

分類82例

某鉆孔的長度為250cm

，其

中巖芯采取總長度為200cm,

而

大

于

1

0

c

m的

巖

芯

總

長

度

為157cm(如圖所示)，則巖芯采取率：200/250=80%RQD=

157/250=63%83依據(jù)：彈性波速度變化來反映巖體結(jié)構(gòu)特性和完整性。以彈性波（縱波）速度分類84l南非科學和工業(yè)研究委員會提出的CSIR分類指標值

RMR(RockMassRating)l分類指標：巖塊強度、RQD值、節(jié)理間距、節(jié)理條件

及地下水l

分類方法：（1）根據(jù)各類指標的數(shù)值，按表2-20A的標準評分，求和得總分RMR值。（2）按表2-20B和表2-21的規(guī)定對總分作適當?shù)男拚?。?）用修正后的總分對照表2-20C求得巖體的類別及

相應的無支護地下洞室的自穩(wěn)時間和巖體強度指標(c，

φ)值。巖體地質(zhì)力學分類(RMR分類)85巖

基

費群2

2

36（1）根據(jù)各類指標的

數(shù)值，按右

表的標準評

分，求和得

總分RMR值。公共

礎(chǔ)免

群24846非常不利-12-25-60走向與隧道軸垂直沿傾向掘進傾角45

°~90

°傾角20

°~45

°非常有利有利（2）按下表的規(guī)定對總分作適當?shù)男拚?。與走向無關(guān)節(jié)理走向或傾向評分值傾角0

°~20

°反傾角45

°~90

°一般節(jié)理走向和傾角對隧道開挖的影響按節(jié)理方向修正評分值非常有利隧道有利0地基一般-20邊坡不利-5-10-2-7-150-5-25-50傾角20

°~45

°傾角20

°~45

°傾角45

°~90

°走向與隧道軸