巖體物理力學性質(zhì)(playsicalandmechanicalpropertyofrockmass)

以數(shù)值指標表示的巖體(見巖石和巖體)工程特性。它是巖體力學的研究內(nèi)容。

影響因素主要為巖石成分、巖體結(jié)構(gòu)和環(huán)境。

(1)巖石成分。構(gòu)成巖體的巖石是多種多樣的，其工程性質(zhì)的差別很大。最堅硬的石英巖、玄武巖，其抗壓強度可達數(shù)百兆帕；而軟弱的泥巖、粘土巖等，可低至數(shù)兆帕。沉積巖若含蒙脫石等親水性粘土礦物，其物理力學性質(zhì)受濕度的影響很大；飽含水時，巖石的體積膨脹，強度降低。

(2)巖體結(jié)構(gòu)。巖體受斷層、節(jié)理、層理、片理等結(jié)構(gòu)面的切割而形成不連續(xù)的結(jié)構(gòu)。它是影響巖體工程性質(zhì)的主要因素。巖體抗變形(見巖體變形)能力和力學強度(見巖體強度)遠比巖塊為低。巖塊愈堅硬，結(jié)構(gòu)的力學效應(yīng)愈明顯。巖體滲透性主要決定于結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況。結(jié)構(gòu)效應(yīng)由結(jié)構(gòu)面的強度、連續(xù)性、方位和密度所決定。結(jié)構(gòu)面的存在使巖體具有明顯的各向異性。

(3)環(huán)境。主要為地下水、地應(yīng)力和溫度。地下水可使非抗水的巖石軟化，強度降低。巖體在荷載作用下若不易排水，孔隙水壓力將使巖體的抗剪強度減小。隨著地應(yīng)力的增高，結(jié)構(gòu)面上的法向應(yīng)力增大，巖體的力學強度隨之增強，巖體結(jié)構(gòu)的影響趨于減小。溫度的變化會改變地應(yīng)力，并加速巖石的風化作用。

指標包括物理性指標和力學性指標兩類，分屬完整巖石、巖體和不連續(xù)面三個方面：

(1)完整巖石。常用的物理性指標有密度、重力密度、孔隙率、吸水率、抗凍系數(shù)、熱膨脹系數(shù)，軟化系數(shù)、浸水膨脹量和膨脹力、濕化耐久性指標等；力學指標有抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度、彈性波傳播速度、彈性模量和泊松比等。

(2)巖體。常用的物理性指標有重力密度、裂隙率、滲透系數(shù)、視電阻率和巖石質(zhì)量指標；力學性指標有抗壓強度、抗剪強度、抗拉強度、彈性波傳播速度、變形模量、泊松比和粘滯系數(shù)等。

(3)不連續(xù)面。主要力學性指標有抗剪強度、法向剛度和剪切剛度等。

性質(zhì)指標在工程應(yīng)用中分為定性和定量的兩類。定性指標用于巖石和巖體的質(zhì)量評價、性質(zhì)對比和工程的分類等。定量指標可用于巖體力學分析，如分析計算在工程作用下巖體變形、破壞、滲漏等。

巖體的工程性質(zhì)指標通過試驗和分析研究取得。試驗包括巖石的試驗室試驗和巖體原位試驗。無論是室內(nèi)試驗或現(xiàn)場原位試驗，由于試件的尺度對試驗結(jié)果效應(yīng)明顯，而試件的尺寸與工程巖體相比又相差懸殊，故兩種試驗結(jié)果都不能完全代表工程巖體的性質(zhì)。在確定巖體的各種計算指標時，通常的做法是以室內(nèi)試驗為主，適當進行有代表性的原位試驗，結(jié)合巖體結(jié)構(gòu)的地質(zhì)研究，參照比較成熟的經(jīng)驗，對試驗成果和地質(zhì)資料進行綜合分析和對比，給出可大致表征巖體工程性質(zhì)的計算指標。巖體實際的力學性質(zhì)可通過對工程巖體的變形和應(yīng)力進行長期監(jiān)測，特別是對已發(fā)生破壞的巖體進行調(diào)查研究和反演分析作出可信的評價。