❶ 岩体的软化性与岩体的强度有什么关系
某些岩体经过变化，雨水浸泡会影响岩体的强度，像我们住的楼房就要考证这个，要不然住着住着坍塌了，或者自己跨了
❷ 岩石按岩体分级标准GB50218-94是如何进行工程分类的
岩石级别 坚固程度 代表性岩石
Ⅰ 最坚固 最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他
各种特别坚固的岩石。(f=20)
Ⅱ 很坚固 很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固
的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15)
Ⅲ 坚 固 致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿
脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10)
Ⅲa 坚 固 坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁
矿，不坚固的花岗岩。(f=8)
Ⅳ 比较坚固 一般的砂岩、铁矿石 (f=6)
Ⅳa 比较坚固 砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5)
Ⅴ 中等坚固 坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾
石。(f=4)
Ⅴa 中等坚固 各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3)
Ⅵ 比较软 软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，
无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)
Ⅵa 比较软 碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎
石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5)
Ⅶ 软 软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。 (f=1)
Ⅶa 软 软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8)
Ⅷ 土 状 腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)
Ⅸ 松散状 砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤.
(f=0.5)
Ⅹ 流沙状 流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤.
(f=0.3) A
表示矿岩的坚固性的量化指标.
人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。
坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。
坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2)
式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。
通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。
如：
① 极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）
② 坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）
③ 中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等）
④ 不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）
矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。
强度是指矿岩抵抗压缩，拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。
岩石分类
岩石可分三大类:1,岩浆岩{喷出岩}.2,沉积岩.3,变质岩.
1、岩浆岩主要有:花岗岩,安山岩,闪长岩,流纹岩,玄武岩辉长岩等等.
2、沉积岩主要有:石英砂岩,石灰砾岩,泥铁岩,白云岩,泥岩,石膏等.
3、变质岩主要有:片麻岩,绿泥石片岩,千枚岩,大理岩,云母片岩等等.
虽然岩石的面貌是千变万化的，但是从它们形成的环境，也就是从成因上来划分，可以把岩石分为三大类：沉积岩、岩浆岩和变质岩。
1、沉积岩
沉积岩是在地表或近地表不太深的地方形成的一种岩石类型。它是由风化产物、火山物质、有机物质等碎屑物质在常温常压下经过搬运、沉积和石化作用，最后形成的岩石。不论那种方式形成的碎屑物质都要经历搬运过程，然后在合适的环境中沉积下来，经过漫长的压实作用，石化成坚硬的沉积岩。
沉积岩依照沈积物颗粒的大小又分砾岩、砂岩、页岩、石灰岩.沉积岩的形成 1.风化侵蚀：在河流上的大石头，经年累月被侵蚀风化，逐渐崩解成小的沙泥、碎屑。 2.搬运：这些碎屑被水流从上游搬运到下游。 3.堆积：下游流速减缓，搬运力减小，岩石碎屑便沉积下来。 4.压密：新的沉积物压在旧的沉积物上，时间久了，底下的沉积物被压得较紧实。 5.胶结：地下水经过沉积物的孔隙，带来的矿物质填满孔隙，使岩石碎屑颗粒紧紧胶结在一起，形成沉积岩。 6.露出：堆积在海底的沉积岩层在板块运动的推挤下拱出海面，露出地表。
2、岩浆岩
岩浆岩也叫火成岩，是在地壳深处或在上地幔中形成的岩浆，在侵入到地壳上部或者喷出到地表冷却固结并经过结晶作用而形成的岩石。因为它生成的条件与沉积岩差别很大，因此，它的特点也与沉积岩明显不同。
岩浆岩又分安山岩、玄武岩、花岗岩。 由地底岩浆冷却凝固形成，由于岩浆成分和冷却凝固方式不同，便形成不同的火成岩。岩浆岩的形成: 1.安山岩：岩浆藉由火山口喷发出地面，快速冷却形成的。 2.玄武岩：岩浆经由缓和喷发漫流而出，逐渐冷凝形成的。 3.花岗岩：岩浆并不喷出地面，而是在地底下慢慢冷却形成的。
3、变质岩
在地壳形成和发展过程中，早先形成的岩石，包括沉积岩、岩浆岩，由于后来地质环境和物理化学条件的变化，在固态情况下发生了矿物组成调整、结构构造改变甚至化学成分的变化，而形成一种新的岩石，这种岩石被称为变质岩。变质岩是大陆地壳中最主要的岩石类型之一。
变质岩又分：板岩、片岩、片麻岩、大理岩。 变质岩的形成:1.为变质前的岩层：由于沉积或火山作用，堆积出一层层岩层。 2.挤压岩层：在强大挤压和摩擦力之下，产生温度和压力，使得深埋在地底下的岩石发生变质作用。 3.变质成新岩石：岩石里零散分布的矿物结晶会呈规矩排列，或生出新矿物来，而变成各种新的变质岩。
岩石对人类来说，并不陌生。由动物进化为人类后的第一个时代就是石器时代。那时，我们的祖先用石头作为与大自然作斗争的工具。那么什么是岩石呢？现代地质学称石头为岩石，岩石的“岩”字在古代是山崖和山穴的意思，表示山势高峻、峰岭陡峭的地势；“石”字则是指磬、碑、砚、陨星等。自从18世纪地质学诞生以来，“岩石”一词就不再沿用古义了，我们可以给岩石下这样一个定义：岩石是各种地质作用形成的自然历史产物，是构成地壳的基本组成单位，是由矿物及非晶质组成的，具有一定结构、构造的固态地质体。外观上岩石是多种多样的，但从成因上看，可将所有的岩石归为三大类，即岩浆岩、沉积岩和变质岩，这就是自然界三大类岩石。这三大类岩石在地壳中是怎样分布的呢？在全球陆地表面，沉积岩覆盖了75%，岩浆岩和变质岩加在一起才只占陆地面积的1/4。但是到了地下深处，沉积岩逐渐变成了“少数民族”。在整个地壳中，沉积岩只占到地壳体积的8%，变质岩占了27%，剩下的65%都是岩浆岩。
岩石在太阳辐射、大气、水和生物作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的现象。导致上述现象的作用称风化作用。分为：①物理风化作用。主要包括温度变化引起的岩石胀缩、岩石裂隙中水的冻结和盐类结晶引起的撑胀、岩石因荷载解除引起的膨胀等。②化学风化作用。包括：水对岩石的溶解作用；矿物吸收水分形成新的含水矿物，从而引起岩石膨胀崩解的水化作用；矿物与水反应分解为新矿物的水解作用；岩石因受空气或水中游离氧作用而致破坏的氧化作用。③生物风化作用。包括动物和植物对岩石的破坏，其对岩石的机械破坏亦属物理风化作用，其尸体分解对岩石的侵蚀亦属化学风化作用。人为破坏也是岩石风化的重要原因。岩石风化程度可分为全风化、强风化、弱风化和微风化4个级别。
大约在200年前，人们可能认为高山、湖泊和沙漠都是地球上永恒不变的特征。可现在我们已经知道高山最终将被风化和剥蚀为平地，湖泊终将被沉积物和植被填满，沙漠会随着气候的变化而行踪不定。地球上的物质永无止境地运动着。暴露在地壳表面的大部分岩石都处在与其形成时不同的物理化学条件下，而且地表富含氧气、二氧化碳和水，因而岩石极易发生变化和破坏。表现为整块的岩石变为碎块，或其成分发生变化，最终使坚硬的岩石变成松散的碎屑和土壤。矿物和岩石在地表条件下发生的机械碎裂和化学分解过程称为风化。由于风、水流及冰川等动力将风化作用的产物搬离原地的作用过程叫做剥蚀
地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学成分也不新矿物的作用称物理风化作用。如矿物岩石的热胀冷缩、冰劈作用、层裂和盐分结晶等作用均可使岩石由大块变成小块以至完全碎裂。化学风化作用是指地表岩石受到水、氧气和二氧化碳的作用而发生化学成分和矿物成分变化，并产生新矿物的作用。主要通过溶解作用水化作用水解作用碳酸化作用和氧化作用等式进行。
虽然所有的岩石都会风化，但并不是都按同一条路径或同一个速率发生变化。经过长年累月对不同条件下风化岩石的观察，我们知道岩石特征、气候和地形条件是控制岩石风化的主要因素。不同的岩石具有不同的矿物组成和结构构造，不同矿物的溶解性差异很大。节理、层理和孔隙的分布状况和矿物的粒度，又决定了岩石的易碎性和表面积。风化速率的差异，可以从不同岩石类型的石碑上表现出来。如花岗岩石碑，其成分主要是硅酸盐矿物。这种石碑就能很好地抵御化学风化。而大理岩石碑则明显地容易遭受风化。
气候因素主要是通过气温、降雨量以及生物的繁殖状况而表现的。在温暖和潮湿的环境下，气温高，降雨量大，植物茂密，微生物活跃，化学风化作用速度快而充分，岩石的分解向纵深发展可形成巨厚的风化层。在极地和沙漠地区，由于气候干冷，化学风化的作用不大，岩石易破碎为棱角状的碎屑。最典型的例子，是将矗立于干燥的埃及已35个世纪并保存完好的克列奥帕特拉花岗岩尖柱塔，搬移到空气污染严重的纽约城中心公园之后，仅过了75年就已面目全非。
地势的高度影响到气候：中低纬度的高山区山麓与山顶的温度、气候差别很大，其生物界面貌显著不同。因而风化作用也存在显著的差别。地势的起伏程度对于风化作用也具普遍意义：地势起伏大的山区，风化产物易被外力剥蚀而使基岩裸露，加速风化。山坡的方向涉及到气候和日照强度，如山体的向阳坡日照强，雨水多，而山体的背阳坡可能常年冰雪不化，显然岩石的风化特点差别较大。
剥蚀与风化作用在大自然中相辅相成，只有当岩石被风化后，才易被剥蚀。而当岩石被剥蚀后，才能露出新鲜的岩石，使之继续风化。风化产物的搬运是剥蚀作用的主要体现。当岩屑随着搬运介质，如风或水等流动时，会对地表、河床及湖岸带产生侵蚀。这样也就产生更多的碎屑，为沉积作用提供了物质条件。
岩石在日光、水分、生物和空气的作用下，逐渐被破坏和分解为沙和泥土，称为风化作用。沙和泥土就是岩石风化后的产物。
山地的中的岩石极为多样，差别很大，进行工程分类十分必要。《94规范》首先按岩石强度分类，再进行风化分类。按岩石强度分为极硬、次硬、次软和极软，列举了代表性岩石名称。又以新鲜岩块的饱和抗压强度30MPa为分界标准。问题在于，新鲜的末风化的岩块在现场有时很难取得，难以执行。
岩石的分类可以分为地质分类和工程分类。地质分类主要根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度，可以用地质名称(即岩石学名称)加风化程度表达，如强风化花岗岩、微风化砂岩等。这对于工程的勘察设计确是十分必要的。工程分类主要根据岩体的工程性状，使工程师建立起明确的工程特性概念。地质分类是一种基本分类，工程分类应在地质分类的基础上进行，目的是为了较好地概括其工程性质，便于进行工程评价。
为此，本次修订除了规定应确定地质名称和风化程度外，增加了岩块的“坚硬程度”、岩体的“完整程度”和“岩体基本质量等级”的划分。并分别提出了定性和定量的划分标准和方法，可操作性较强。岩石的坚硬程度直接与地基的承载力和变形性质有关，其重要性是无疑的。岩体的完整程度反映了它的裂隙性，而裂隙性是岩体十分重要的特性，破碎岩石的强度和稳定性较完整岩石大大削弱，尤其对边坡和基坑工程更为突出。
本次修订将岩石的坚硬程度和岩体的完整程度各分五级，二者综合又分五个基本质量等级。与国标《工程岩体分级标准》(GB50218-94)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)协调一致。
划分出极软岩十分重要，因为这类岩石不仅极软，而且常有特殊的工程性质，例如某些泥岩具有很高的膨胀性；泥质砂岩、全风化花岗岩等有很强的软化性(单轴饱和抗压强度可等于零)；有的第三纪砂岩遇水崩解，有流砂性质。划分出极破碎岩体也很重要，有时开挖时很硬，暴露后逐渐崩解。片岩各向异性特别显著，作为边坡极易失稳。事实上，对于岩石地基，特别注意的主要是软岩、极软岩、破碎和极破碎的岩石以及基本质量等级为V级的岩石，对可取原状试样的，可用土工试验方法测定其性状和物理力学性质。
举例：
1 花岗岩，微风化：为较硬岩，完整，质量基本等级为Ⅱ级；
2 片麻岩，中等风化：为较软岩，较破碎，质量基本等级为Ⅳ级；
3 泥岩，微风化：为软岩，较完整，质量基本等级为Ⅳ级；
4 砂岩(第三纪)，微风化：为极软岩，较完整，质量基本等级为V级；
5 糜棱岩(断层带)：极破碎，质量基本等级为V级。
岩石风化程度分为五级，与国际通用标准和习惯一致。为了便于比较，将残积土也列在表A.0.3中。国际标准ISO／TC182／SCl也将风化程度分为五级，并列入残积土。风化带是逐渐过渡的，没有明确的界线，有些情况不一定能划分出五个完全的等级。一般花岗岩的风化分带比较完全，而石灰岩、泥岩等常常不存在完全的风化分带。这时可采用类似“中等风化-强风化’“强风化-全风化”等语句表述。同样，岩体的完整性也可用类似的方法表述。第三系的砂岩、泥岩等半成岩，处于岩石与土之间，划分风化带意义不大，不一定都要描述风化。
3. 2. 4 关于软化岩石和特殊性岩石的规定，与《94规范》相同，软化岩石浸水后，其承载力会显著降低，应引起重视。以软化系数0.75为界限，是借鉴国内外有关规范和数十年工程经验规定的。
石膏、岩盐等易溶性岩石，膨胀性泥岩，湿陷性砂岩等，性质特殊，对工程有较大危害，应专门研究，故本规范将其专门列出。
3. 2. 5、3. 2. 6 岩石和岩体的野外描述十分重要，规定应当描述的内容是必要的。岩石质量指标RQD是国际上通用的鉴别岩石工程性质好坏的方法，国内也有较多经验，《94规范》中已有反映，本次修订作了更为明确的规定。
岩石
岩石是天然产出的具稳定外型的矿物或玻璃集合体，按照一定的方式结合而成。是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。其中岩浆岩是由高温熔融的岩浆在地表或地下冷凝所形成的岩石，也称火成岩；沉积岩是在地表条件下由风化作用、生物作用和火山作用的产物经水、空气和冰川等外力的搬运、沉积和成岩固结而形成的岩石；变质岩是由先成的岩浆岩、沉积岩或变质岩，由于其所处地质环境的改变经变质作用而形成的岩石。
地壳深处和上地幔的上部主要由火成岩和变质岩组成。从地表向下16公里范围内火成岩和变质岩的体积占95%。地壳表面以沉积岩为主，它们约占大陆面积的75%，洋底几乎全部为沉积物所覆盖。
岩石学主要研究岩石的物质成分、结构、构造、分类命名、形成条件、分布规律、成因、成矿关系以及岩石的演化过程等。它属地质科学中的重要的基础学科。
十八世纪末岩石学从矿物学中脱胎出来而发展成一门独立的学科。在岩石学发展的初期，主要研究的是火成岩，到了十九世纪中叶才开始系统地研究变质岩，而沉积岩直到二十世纪初才引起人们的注意。目前岩石学正沿着岩浆岩石学、沉积岩石学和变质岩石学三个主要的分支方向发展。
古老岩石都出现在大陆内部的结晶基底之中。代表性的岩石属基性和超基性的火成岩。这些岩石由于受到强烈的变质作用已转变为富含绿泥石和角闪石的变质岩，通常我们称为绿岩。如1973年在西格陵兰发现了同位素年龄约38亿年的花岗片麻岩。1979年，巴屯等测定南非波波林带中部的片麻岩年龄约39亿年左右。
加拿大北部的变质岩—阿卡斯卡片麻岩是保存完好的古老地球表面的一部分。放射性年代测定表明阿卡斯卡片麻岩有将近40亿年的年龄，从而说明某些大陆物质在地球形成之后几亿年就已经存在了。
最近，科学家在澳大利亚西南部发现了一批最古老的岩石，根据其中所含的锆石矿物晶体的同位素分析结果，表明它们的“年龄”约为43亿至44亿岁，是迄今发现的地球上最古老的岩石样本，根据这一发现可以推论，这些岩石形成时，地球上已经有了大陆和海洋。在地球诞生2亿至3亿年后，可能并不象人们所认为的那样由炽热的岩浆所覆盖，而是已经冷却到了足以形成固体地表和海洋的温度。地球的圈层分异在距今44亿年前可能就已经完成了。
目前在中国发现的最古老岩石是冀东地区的花岗片麻岩，其中包体的岩石年龄约为35亿年。
澳大利亚西部Warrawoona群中的微化石在形态结构上比较完整。它们究竟是蓝藻还是细菌目前尚难确定。通常认为，早期叠层石是蓝藻建造的，叠层石是蓝藻存在的指示。如果35亿年前就已经出现蓝藻，则说明释氧的光合作用早就开始了，这便引出一个问题：为什么直到20亿年前大气圈才积累自由氧呢？从35亿年前到20亿年前中间相隔15亿年之久，为什么氧的积累如此缓慢？对此当然有不同的解释。例如近年来已经发现叠层石也可能完全由光合细菌建造，或甚至由非光合细菌建造。
最古老生命存在的间接证据中较重要的是格陵兰西部条带状铁建造(BIF)和轻碳同位素。如果证据成立，则由此可推断在38亿年前的地球上已经出现进行释氧光合作用的微生物，即类似蓝藻的生物。根据Cloud的解释，BIF是由光和微生物周期性地释氧而引起亚铁氧化为高价铁沉积下来的。轻碳同位素也是光合作用的间接证据。但反对的意见认为，BIF形成所需的氧可以通过大气中的水分子的光分解来提供，而轻碳同位素可能来自碳酸盐的热分解。
叠层石是前寒武纪未发生变质的碳酸盐沉积中最常见的一种“准化石”，是由原核生物所建造的有机沉积。这种叠层状的生物沉积构造是由于蓝藻等低等微生物在其生命活动中，通过沉积物的捕获和胶结作用发生周期性的沉积作用而形成的。根据Walter(1983)的统计，在澳大利亚、北美和南非三个不同大陆的11个地点发现了太古宙叠层石，其年龄都在25亿年以上。晚元古代是地史上叠层石最繁盛的时期，其分布广泛、形态多样。后生动物出现以后叠层石骤然衰落。寒武纪至泥盆纪叠层石数量和分布范围有限。泥盆纪以后叠层石只是残存。现代海相叠层石只分布在澳大利亚、中美洲、中东等地的少数地区特殊环境中。
陨石是太阳系内小天体的珍贵标本，为研究太阳系的起源、演化和生命起源提供了宝贵的线索和资料。球粒陨石中不仅含有氨基酸，还有烃类、乙醇和其他可能形成保护原始细胞膜的脂肪族化合物。对生命起源的研究有较大意义。生物化学家David.W.Dreamer用默奇森陨石中得到的化合物制成了球形膜，这些小泡提供了氨基酸、核苷酸和其他有机化合物以及进行生命开始所必需的转变环境。也就是说，当陨石撞击地球时，产生形成生命所需的有机物及必需的环境。和生命起源于彗星的理论一样，这是一种新的天外起源说。另外，康奈尔大学的C.Hyba指出，撞击也可以用其它方式提供生命所需的原材料，来自一次陨石撞击的热和冲击波可以在原始大气中激发起合成有机化合物的化学反应。
陨石是降落到地球表面的小块行星际物质撞入地球大气圈后尚未被烧尽的流星体的残片。在晴朗的夜晚，可以看到一线亮光划过夜空，瞬间消失。这些弥漫在宇宙空间中的星际尘埃，如果被地球的引力捕获便形成陨星；当它们以极快的速度进入地球大气圈时与大气发生摩擦、生热、发光，一部分残留下来落到地表就成为陨石。如果陨石在空中爆炸后象下雨一样降落，就称为陨石雨。1976年3月8日，我国吉林省降落过一次世界罕见的陨石雨，完整的陨石有100余块,重2吨多，其中最大的一块重达1770公斤，是世界上最大的石陨石。陨石来自星际空间，在1969年阿普罗11号在月球着陆并将月岩带回地球以前，陨石是人们能直接加以观察的唯一的外来天体。
近代史上最惊人的陨石坠落事件是1908年的通古斯事件。当时在前苏联西伯利亚通古斯方圆800公里的范围内，都可见到了火光；在100公里范围内，都听到了轰隆巨响；在50公里范围内，高大树木全部被烧毁。很多人推测这次事件与陨石坠落有关，但奇怪的是至今没有找到陨石碎块。因此成为世界著名的“通古斯之谜”，吸引了许多中外科学家前往这个地区进行考察和研究。
陨石可分为三类：石陨石、石铁陨石和铁陨石。其中以石陨石最多，约占94%。同位素年龄测定陨石的年龄约为46亿年。
石陨石：密度为3-3.5克/立方厘米。由硅酸盐矿物橄榄石、辉石、少量斜长石和金属铁的微粒组成。可分为球粒陨石和无球粒陨石，前者含有直径为1-2毫米大小的陨石球粒，它是熔融物质快速冷凝的产物。这种结构在地球上从未发现过。可能是在太阳系形成初期原始行星物质被原始太阳的高温熔化后，在脱离太阳时迅速冷却而形成的。因此，玻璃质球粒的成分就反映了太阳系形成初期原始行星的成分。
石铁陨石：密度约5.6-6克/立方厘米，由铁镍和硅酸盐矿物组成。铁陨石：密度约8-8.5克/立方厘米。大约由80%-95%的金属铁和5%-20%的镍组成
❸ 水对岩体抗压强度影响实验研究
图4.10 岩石试件
图4.11 岩石力学测试系统
水对岩石抗压强度具有明显的影响[82～84]，地表水的下渗或地下水的存在会影响岩石的变形常数，降低岩石的强度，因此测试岩石在不同含水状态下单轴抗压强度具有重要意义。本次实验选用泥岩、粉砂岩和砂岩作为研究对象，在室内取岩心，采用湿式加工法将所采集的岩样加工成直径为50mm、高为100mm的圆柱形试件共30件（图4.10），其加工精度满足国际岩石力学学会建议的实验规范要求，然后根据实验要求分为饱水状态、自然干燥状态和完全干燥状态下迸行单轴抗压强度试验。将部分试件放在室温、通风情况下放置一周，作为自然干燥状态下样品；部分试件放在烘箱内、105 ℃条件下烘48 h，作为烘干样品；部分试件放在水中浸泡48 h作为水饱和样品。本次试验所采用的设备（图4.11），其轴向荷载由安装在试验系统上的荷重计测定，纵向位移和横向位移则采用与试验系统配套的位移引伸计测定。
图4.12 不同含水量时单轴压缩条件下应力-应变曲线
砂岩试件在单轴压缩荷载条件下不同含水量时的应力—应变曲线如图4.12。由图4.12可以看出，随着含水量的逐渐增加，曲线的位置越来越低，峰值强度也越来越小；在相同的应力作用下，轴向应变越来越大，而在相同的应力区间内，应变增量也越来越大，从砂岩在不同含水量下的应力—应变曲线中不难看出其变形特性均属于弹塑性，且3阶段特征明显。从图4.12中还可以发现，随着含水量的增加，应力—应变曲线直线段的斜率也相应发生了变化，岩石试件从塑性转变为弹性的时机逐步滞后，说明岩石试件的塑性变形阶段会由于含水量的增加而有所延长。
试件破坏形态如图4.13，试验数据见表4.1至表4.3。根据实验结果可知，泥岩、砂岩和粉砂岩三类岩石单轴抗压强度随含水率的变化趋势基本相同，即与自然干燥状态下的岩石试件相比较，完全干燥的岩石强度增大，而饱水状态的岩石强度则降低，强度增大与降低的幅度值主要与岩石类型有关。
图4.13 岩石试件单轴压缩破坏
分析试验数据可知砂岩软化系数的平均值为0.804，粉砂岩软化系数的平均值为0.742，泥岩软化系数的平均值为0.656，表明水对坚硬岩石强度影响较小，而对软弱岩石影响较大。根据抗压强度与吸水率的变化关系，可假定岩石的抗压强度与含水率变化呈线性趋势，对平均值迸行线性拟合得出抗压强度与含水率的关系。
表4.1 泥岩试件不同含水率的抗压强度
表4.2 砂岩试件不同含水率的抗压强度
表4.3 粉砂岩试件不同含水率的抗压强度
续表
泥岩抗压强度与含水率的关系式为：R3=30.1-7.65ω，其变化趋势如图4.14。
图4.14 泥岩抗压强度与含水率的关系
砂岩抗压强度与含水率的关系式为：R1=93.8-8.17ω，其变化趋势如图4.15。
图4.15 砂岩抗压强度与含水率的关系
粉砂岩抗压强度与含水率的关系式：R2=50.2-4.33ω，其变化趋势如图4.16。
图4.16 粉砂岩抗压强度与含水率的关系
由以上关系式可推断出岩体单轴抗压强度与含水率的关系式为
R=R0-Kω （4.39）
式中：R——岩体抗压强度，MPa；
R0——岩体干燥状态下的抗压强度，MPa；
K——岩体的相关系数；
ω——岩体的含水率，%。
❹ 两种岩体参数抗剪强度之间的关系
没错，只是f‘是tanφ，两者互相转化而已。
❺ 岩体的变形有哪些特点岩体的强度特征有哪些
1 岩体的单轴和三轴压缩变形特征
（1）岩体应力－应变全过程曲线
①在加载过程，结构面压密与闭合，应力－应变曲线，呈上凹型。
②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。
③完全卸载，再加载形成形式上的“开环型”曲线，这也是弹性后效造成的。
④峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有残余应力，这是岩体结构效应。2岩体剪切变形特征
①在屈服点前，变形曲线与抗压变形相似，上凹型。
②屈服点后，某个结构面或结构体首先剪坏，随之出现一次应力下降。峰值前可能发现多次应力升降。升降程度与结构面或结构体强度有关，岩体越破碎，应力降反而不明显。
③当应力增加到一定应力水平时，岩体剪切变形已积累到一定程度，没剪破的部位以瞬间破坏方式出现，并伴有一次大的应力降。
④随后产生稳定滑移 3岩体各向异性变形
试件模型：12mmX12mmX36mm的块体单元
x＝1表示贯通， x ＝0为完整试件， x为分离度①岩体力学性质具有各向异性，变形、破坏机制、强度特征不同。②工程布置要考虑如何扬长避短，充分发挥岩体自身强度，维持工程稳定性。
其他详见 ： http://www.doc88.com/p-5660410005.html
❻ 岩石力学
1.在岩体力学试验中，饱和岩体试样受压力σ1和σ3作用发生破坏，试根据Mohr-Coulomb强度准则推导岩体发生破坏时的孔隙水压力。2.某均质岩体的岩石强度曲线为：τ＝σtgφ＋c，其中c=40Mpa，φ＝300。试求此岩体在侧向围压σ3＝20Mpa的条件下的极限抗压强度σc，并求出破坏面的方位。3.将一岩石试件进行三向抗压（三轴）试验，当侧压σ2＝σ3＝30Mpa时，垂直加压到270Mpa时试件破坏，其破坏面与最大主平面夹角成600，假定抗剪强度随正应力呈线性变化，试计算：⑴.内摩擦角φ；⑵.破坏面上的正应力和剪应力；⑶.在正应力为零的那个面上的抗剪强度；⑷.假如该试件受到压缩的最大主应力和拉伸最小主应力均为80Mpa，试用Mohr园表示该试件内任一点的应力状态？4.将岩石试件进行一系列单轴试验，求得抗压强度的平均值为0.23Mpa，将同样的岩石在0.59Mpa的围压下进行一系列三轴试验，求得主应力的平均值为2.24Mpa，请你在Mohr图上绘出代表这两种试验结果的应力圆，确定其内摩擦角φ和粘聚力c。5.某种岩体的单轴抗压强度σc＝16Mpa，单轴抗拉强度为σt＝－5Mpa，弹性模量为E＝2.0×104Mpa，泊松比μ＝0.4。⑴.如果该岩体试件在三轴试验中破坏时的中间主应力为σ2＝12Mpa，最小主应力σ3＝5Mpa。试根据八面体强度理论计算该岩石在三轴试验中破坏时的最大主应力σ1。⑵.若根据最大正应变强度理论进行计算，那么其破坏时的最大主应力σ1又为多少？6.已知某硐室顶板的最大主应力σ1＝61.2Mpa，最小主应力σ3＝－19.1Mpa，岩石的单轴抗拉强度σt＝－8.7Mpa，内聚力c=50Mpa，内摩擦系数f＝tgφ＝1.54，试用格里菲斯（Griffith）强度判据和莫尔（Mohr）强度判据判断该硐室顶板的稳定性，并讨论计算结果。7.如下图所示，某洞室边墙处的节理面倾角β＝600，节理面内摩擦角φ＝300，内聚力c＝10Kpa，由实测知道洞室边墙围岩平均的垂直应力σy＝2Mpa，计算在边墙处应提供多大的水平支护力才能维持边墙的平衡
❼ 地下水对岩体的物理，化学，力学作用体现在哪几个方面
地下水对岩体的影响分为：物理的、化学的和力学的影响。
(1)岩体的物理作用：
(a)润滑作用：在裂隙面上，水使裂隙面之间的摩擦系数减小。
(b)软化和泥化作用：结构面内某些物质与水结合后变软并成泥，减小了结构面之间的粘聚力和摩擦力。
(c)结合水的强化作用：在非饱和状态下，岩体含水能增强岩体颗粒之间的联系，从而增加岩体的强度。
(2)对岩体的化学作用：
(a)离子交换作用：富含Ca、Mg 离子的地下水在流经富含Na 离子的岩土时，Ca、Mg 离子置换岩土中的 Na 离子， 一方面，由水中 Na 离子富集使天然地下水软化，另一方面，岩土中的 Ca、Mg 离子增加了孔隙度和渗透 性能。
(b)溶解作用和溶蚀作用：大气降雨中的酸性物质在地下水中对岩石中的石灰岩、白云岩、石膏等产生溶蚀 作用，使岩体产生裂隙和溶洞，增加了岩体的渗透性能。
(c)水化作用：水渗透到岩体的矿物结晶格架中，使岩体的结构发生微观及宏观的改变，减小了岩体的内聚 力，膨胀岩体与水结合，使起岩体内部产生膨胀力。
(d)水解作用：当岩土体中的阳离子与水作用，使地下水中的H+ （M++H2O=MgOH+H+）浓度增加，水的酸度增 加，当岩土体中的阴离子与水作用，使地下水中的OH- 浓度增加，水的碱度增加。水解作用一方面改变地 下水的PH 值，另一方面，也使岩土体物质发生改变，从而影响岩土体的力学性质。
(e)氧化还原作用：岩土体与氧气作用发生氧化反应，岩土体的矿物组成发生改变，地下水的化学组成也发 生改变（如硫化铁氧化后生成氧化铁和硫酸），从而影响岩土体的力学性质。
❽ 水对岩体抗剪强度影响实验研究
地下水对岩体抗剪强度的影响主要从两个方面考虑，一是地下水的存在使岩体及其裂隙的摩擦系数ƒ、黏结力c减小；特别是在裂隙内有填充物或页岩、泥岩、粉砂岩等具有膨胀性能的岩石存在，地下水会使填充物、岩石软化，ƒ和c的值会减小得更多，岩体的抗剪强度也随之减小。二是地下水降低了岩体裂隙间的有效正应力，根据Mohr-Coulomb抗剪强度准则，裂隙的抗剪强度自然就降低了[85]。
通过实验迸一步分析了在不同含水量条件下岩体抗剪参数的变化情况。试验选用含天然结构面的一组试件（k1，k2，k3），岩体试件为粉砂岩，规格为200mm×200mm×400mm。为准确地测定结构面的抗剪强度，选取了两种试验状态，即自然状态和饱水状态。在迸行饱水状态试验时，试件的具体制作方法是在常温状态下，将试件完全浸于水中，让其浸泡时间不低于两昼夜，保证试件充分达到饱水状态。
本次试验使用的仪器为YSZJ20-1 型岩石直剪仪，电脑自动控制，试验过程实时记录剪应力-剪切位移曲线，实验设备如图4.17。
图4.17 YSZJ20-1型岩石直剪仪
4.3.2.1 天然状态下试件变形特性分析
图4.18给出了一组不同试件在相同试验条件下的剪切力—剪切位移图。从图4.18中可以看出，在加载初期，曲线呈线性增长，表现为弹性，剪切刚度可视为常量；随着剪切力的增加，曲线呈现非线性变化，位移随着力的增加明显增大，曲线斜率开始变小；当剪切力达到某一数值时，剪切位移突然增大，试件发生大幅度的滑移，这时曲线斜率趋近于零，剪切刚度也随之降为零，说明试件的抗剪能力丧失，即试件已沿结构面破坏。
从图4.18可以看出：每组图中3条曲线的变化规律大致相似，在法向力由10 kN升高到20 kN的过程中，剪切力—剪切位移曲线的斜率依次增大，剪切力峰值点相应提高，说明随着法向力的增大，结构面的抗剪强度值逐渐增大，这与理论情况是相符合的。从这3组变形曲线的对比可知，要使滑移面产生相同的剪切位移，随着法向力的增大，需要的剪应力也越来越大，说明滑移面的剪切破坏是与法向力密切相关的，即当法向力增大时岩体的抗剪强度也相应增大。
图4.18 天然状态下试件在不同法向力时的剪切力-剪切位移曲线
4.3.2.2 饱水状态下试件变形特性分析
饱水状态下的变形特性见图4.19。对3组曲线迸行整体分析发现：图4.19 a～c中曲线的变化规律与试件在天然状态下一致，随着法向力的增加，试件的抗剪强度相应增大，也就是说当法向荷载增大时，如果要使结构面产生相同大小的位移，则所需的剪应力也增加。这说明在饱和水状态下结构面的剪切破坏也是与法向力密切相关的，当法向力增大时，抗剪强度也存在增大的趋势。
图4.19 饱水状态下试件在不同法向力时的剪切力—剪切位移曲线
4.3.2.3 不同含水量试件变形曲线分析
由于在同一法向力作用下，不同含水量的剪切位移曲线的变化趋势基本相似，因此，只选取试件k2在法向力20 kN作用下天然状态与饱水状态时的剪切力—剪切位移曲线迸行说明（图4.20）。从两条曲线的对比情况来看，在两种情况下曲线的变化趋势是基本一致的，但岩体试件在天然状态时的抗剪强度比在饱水状态时的大，这是因为随着岩体试件结构面中含水量的增大，水对结构面产生了润滑作用，降低了滑移面的摩擦系数，从而使得摩擦力也相应减小。
图4.20 试件不同含水量的剪切力—剪切位移
4.3.2.4 不同含水量试件强度特性分析
试件在天然状态下与饱水状态下抗剪强度试验数据见表4.4，对比曲线如图4.21。
表4.4 不同状态下试件的抗剪强度
图4.21 含水量不同各试件的强度曲线
通过岩体试件的强度对比可知，天然状态下岩体试件的抗剪强度比饱水状态下的抗剪强度大，其中试件k1在饱水后抗剪强度下降了17.86%，试件k2下降了12.22%，试件k3下降了19.46%。其平均下降幅度为16.51%。表明岩体结构面的抗剪强度随含水量的增加而降低。
❾ 岩石强度的概念
第三章 岩石的强度
第一节 概 述
高坝等水工建筑物造在岩基上，岩基受到很大荷载，岩基是否能承受这么大的荷载呢?高边坡陡峻矗立，它会不会发生坍滑呢?在岩体内开挖地下洞室，例如开挖水工隧洞、修建地下电站，洞周围岩石(围岩)的应力增大，围岩会不会破坏呢?这一系列问题都与岩石的强度有密切关系。因此，研究岩石的破坏形式以及岩石抵抗外力破坏的能力——岩石的强度，具有重要意义。
从广义而言，岩石包括岩块和岩体，所以在研究岩石的强度时，应当分清岩块的强度和岩体的强度。或者说，分清完整岩石的强度和多节理岩体的强度。
图3—1表示由岩块(完整岩石)转化为多节理岩体的过渡，突出表明了决定岩体强度的难度。显然，岩体的强度不仅与组成岩体的岩石的性质有关，而且与岩体内的结构面(节理、裂隙、层理、断层等)有关；此外，还与其所受的应力状态有关。众所周知，结构面特别是软弱结构面是岩体最薄弱的地方，几组软弱结构面将岩体分割成各种形状和大小不同的岩块。岩体的强度决定于这些岩块的强度和结构面的强度。当然，岩块本身也有一些微结构面，但这些微结构面甚小，肉眼不易觉察，一般不影响供室内外试验用的完整岩石的试件。岩块内微结构面的影响将直接反映到岩石试件的力学性质上。通常所讲的岩石强度，一般是指岩石试件实验所得出的，它实际上是代表岩体内岩块的强度。
对于岩性坚硬、新鲜的未风化岩体来说，其特点是岩体内岩块的强度很高，而软弱结构
第30页
面的强度显得非常低，这种岩体的强度主要由软弱结构面的强度和产状特征所决定。对于岩性软弱的(风化的、破碎的)岩体来说，其岩石(岩块)的强度很低，软弱结构面的作用就显得不那么突出。因此，这种岩体的强度既决定于岩石，也决定于软弱结构面。当软弱岩体的岩石强度与软弱结构面强度差别很小时，则岩体的强度主要巾岩石强度决定了。
第二节 岩石的破坏形式
根据大量的试验和观察证明，岩石的破坏常常表现为下列各种形式：
1．脆性破坏 大多数坚硬岩石在一定的条件下都表现出脆性破坏的性质。也就是说，这些岩石在荷载作用下没有显著觉察的变形就突然破坏。产生这种破坏的原因可能是岩石中裂隙的发生和发展的结果。例如，地下洞室开挖后，由于洞室周围的应力显著增大，洞室围岩可能产生许多裂隙，尤其是洞顶的张裂隙，这些都是脆性破坏的结果。
2．延性破坏 岩石的破坏之前的变形很大，且没有明显的破坏荷载，表现出显著的塑性变形、流动或挤出，这种破坏称为延性破坏或韧性破坏。塑性变形是岩石内结晶晶格错位的结果。在一些软弱岩石中这种破坏较为明显。有些洞室的底部岩石隆起，两侧围岩向洞内鼓胀都属延性破坏的例子。坚硬岩石一般属脆性破坏，但在两向或三向受力较大的情况下，或者在高温的影响下，也可能延性破坏(或称塑性破坏)。
3．弱面剪切破坏 由于岩层中存在节理、裂隙、层理、软弱夹层等软弱结构面，岩层的整体性受到破坏。在荷载作用下，这些软弱结构面上的剪应力大于该面上的强度时，岩体就发生沿着弱面的剪切破坏。岩基和岩坡沿着裂隙和软弱层的滑动以及小块试件沿着潜在破坏面的滑动，都属于这种破坏的例子。
在图3—2上示有这几种破坏形式的简图。
第三节 岩石的抗压强度
岩石的抗压强度就是岩石试件在单轴压力下(无围压而轴向加压力)抵抗破坏的极限能力，或极限强度，它在数值上等于破坏时的最大压应力，见图3—3。岩石的抗压强度一般在实验室内是在压力机上进行加压试验测定的。试件用圆柱形或立方柱状。试件的断面尺寸，圆柱形试件采用直径D；5cm，也有采用D二7Lm；立方柱状试件，采用5cmx
包括抗压、抗拉、抗剪（断）强度及岩石破坏、断裂的机理和强度准则。室内用压力机、直剪仪、扭转仪及三轴仪，现场做直剪试验和三轴试验，以确定强度参数（凝聚力和内摩擦角）。强度准则大多采用库伦－纳维准则。这个准则假定对破坏面起作用的正应力会增加岩石的抗剪强度，其增加量与正（压）应力的大小成正比。其次采用莫尔准则，也可采用格里菲思准则和修正的格里菲思准则。