巖石的基本力學(xué)性質(zhì)與質(zhì)量評價(jià)

　　（一）巖石基本力學(xué)性質(zhì)

　　1.巖石的壓縮變形與破壞特性

　　巖石是一種地質(zhì)材料，完整的巖石有較高的承載能力。一般巖石中含有大小不同的結(jié)構(gòu)性缺陷（節(jié)理等）與裂隙，這是影響巖石變形和承載能力的重要因素。

　　巖石是一種脆性材料，破壞前的變形相對很小，破壞迅速，而且壓、拉強(qiáng)度相差很大。巖石的壓縮變形伴隨有裂隙開裂的過程，因此破裂聲響不斷，并最終形成斷裂。由于有裂隙張開，巖石在變形過程中有體積膨脹現(xiàn)象，它稱為擴(kuò)容。圍壓（約束作用）對巖石性質(zhì)有重要影響，隨圍壓的提高，巖石的脆性減小、峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度提高。

　　巖石在斷裂的瞬間，其壓縮過程中所積蓄的能量會突然釋放，造成巖石爆裂和沖擊荷載，這是地下巖爆等突發(fā)性災(zāi)害的基本原因。

　　2.巖石破壞與巖石承載能力

　　巖石斷裂強(qiáng)度破壞后剩下有殘余強(qiáng)度。圍壓和約束作用對殘余強(qiáng)度的高低有重要關(guān)系，在較高圍壓作用下，巖石甚至不出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。對破壞面（或節(jié)理面）的約束，可以保持巖體具有一定的承載能力，因此充分利用巖石承載能力是地下巖石工程的重要原則。

　?。ǘ┕?jié)理的影響和巖體力學(xué)特性

　　巖體內(nèi)存在有節(jié)理面（弱面）是影響巖體力學(xué)性質(zhì)的重要因素。節(jié)理面的影響因素包括節(jié)理面本身的（強(qiáng)度、變形、結(jié)構(gòu)形式等）性質(zhì)、節(jié)理面的分布（密度和朝向）等因素決定。

　　節(jié)理面是巖體的弱結(jié)構(gòu)，節(jié)理對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響與節(jié)理面的朝向有關(guān)，在不利朝向時，節(jié)理的存在會降低巖石強(qiáng)度、降低變形模量，形成巖體變形和強(qiáng)度的各向異性。

　　節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度可以用庫侖準(zhǔn)則表示。節(jié)理面抗剪強(qiáng)度的因素包括節(jié)理面的接觸形式、剪脹角大小、節(jié)理面粗糙度以及節(jié)理面充填情況（充填度、充填材料性質(zhì)、干燥和風(fēng)化程度）等。

　?。ㄈr石質(zhì)量評價(jià)

　　1.巖石質(zhì)量評價(jià)的作用

　　地下工程穩(wěn)定與巖石強(qiáng)度、節(jié)理裂隙的發(fā)育情況、地下水影響等很多因素有關(guān)。巖石質(zhì)量評價(jià)就是利用一些重要而容易獲得的參數(shù)，針對巖石賦存條件，評價(jià)其影響性大小的方法。巖石質(zhì)量評價(jià)還是巖石工程分類的一項(xiàng)基本依據(jù)。

　　2.巖石質(zhì)量評價(jià)的一些重要參數(shù)和方法

　　（1）巖石單軸抗壓強(qiáng)度和普氏系數(shù)

　　巖石單軸抗壓強(qiáng)度是評價(jià)巖石質(zhì)量的基本參數(shù)。一般采用飽和狀態(tài)的巖石單軸抗壓強(qiáng)度值作為評價(jià)參數(shù)。在現(xiàn)場，巖石單軸抗壓強(qiáng)度可采用點(diǎn)荷載方法獲得。

　　普氏系數(shù)由俄國人普氏提出，全稱為巖石堅(jiān)固性系數(shù)，其實(shí)質(zhì)還是巖石單軸抗壓強(qiáng)度。它形式簡單，原來可用以評價(jià)巖石多方面特性。目前在我國的一些行業(yè)或地區(qū)仍有較大影響。

　　（3）巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）

　　國際流行的巖石質(zhì)量指標(biāo)是根據(jù)鉆孔取芯的結(jié)果，來評價(jià)巖石質(zhì)量。

　　（四）《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB 50086-2001的圍巖工程分類方法

　　圍巖工程分類是一種結(jié)合理論分析的經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)，可通過對比現(xiàn)場實(shí)際條件，直接指導(dǎo)地下巖石工程設(shè)計(jì)、施工。國家標(biāo)準(zhǔn)《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB 50086-2001的巖石工程分類是根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)的基本類型、巖石質(zhì)量參數(shù)和工程條件等三方面指標(biāo)，進(jìn)行評價(jià)分類的方法，其中：

　　1.巖石結(jié)構(gòu)的基本類型

　　巖石基本類型指由巖體結(jié)構(gòu)決定的類型，包括有整體狀結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、散體結(jié)構(gòu)等形式。

　　2.巖石質(zhì)量參數(shù)

　　巖石質(zhì)量參數(shù)主要是巖石單軸抗壓強(qiáng)度，也可以采用點(diǎn)荷載試驗(yàn)值、圍巖縱波速、巖體完整性系數(shù)等參數(shù)。