岩体力学参数的选取

岩体的力学参数有变形参数即变形模量E、剪切模量G及泊松比υ等，强度参数有c_m、φ_m及σ_mc和σ_mt等。实验室测得的往往是岩块的力学参数，可以通过岩体的结构性质与岩块的力学性质相结合，选取岩体的力学参数。

一、岩体变形参数

对于裂隙岩体，国内外都特别重视建立岩体分类指标与变形模量之间的经验关系，并用于推求岩体的变形模量E_m。

(1)比尼卫斯基(Bieniawski，1978)研究了大量岩体变形模量实测资料，建立了分类指标RMR值和变形模量E_m间的统计关系，公式如下：

E_m＝2RMR-100 (6-9)

式(6-9)只适用于RMR>55的岩体。为弥补这一不足，Serafim & Pereira(1983)根据收集到的资料以及Bieniawski的数据，拟合出如下方程，以用于RMR≤55的岩体：

E_m＝10(6-10)

(2)挪威的Bhasin & Barton 等人(1993)研究了岩体分类指标Q值、纵波速度V_p(m/s)和岩体平均变形模量E_mean(GPa)间的关系，提出了如下的经验关系：

V_p＝1 000lgQ+3 500

E_mean＝(6-11)

已知Q值或V_p时，可求出岩体的变形模量E_mean。式(6-11)只适用于Q>1的岩体。

(3)将岩块作为均质、各向同性的连续介质来看待，其力学参数有E_o、υ_o、G_o和C_o、R_co等，运用弹性理论时，刚度矩阵只有E_o、υ_o、G_o、λ_o等参数，其中二者即可确定整个刚度矩阵，岩体由于结构面的存在使其力学性质极为复杂，在处理假定结构面中小规模，结构面较为光滑，假定损伤不扩展，即损伤张量Ω为常数，则岩体弹性模量张量由下式求取：

E=(1-C_vΩ)E_o(6-12)

G=(1-C_sΩ)G_o(6-13)

式中：Ω——岩体损伤模量张量;

C_v——节理面传压系数;

C_s——节理面传剪系数;

E_o——岩块弹性模量张量;

G_o——岩块剪切模量张量。

二、岩体强度参数

岩体的强度主要与完整岩石强度和岩体结构面交切情况有关。为了给岩体应力—应变(或位移)有限元分析和边坡岩体稳定性计算提供岩体力学参数，目前国内外确定岩体强度参数通用的方法是，根据岩体的地质特征和岩体结构参数以及影响岩体性质的因素，进行岩体质量分类，然后建立岩体质量分类指标值与岩体强度参数之间的经验关系，估算岩体的强度参数值。

1. 工程岩体质量评价

岩体工程参数的弱化处理应以岩体分类为依据，目前岩体工程分类的方法和标准有几十种，但是把岩体工程分类系统与工程设计参数和处理措施相联系的分类方法有RMR(或CSIR)法和Q分类方法等。

RMR分类方法是Z.T.Bieniawski(1973)提出的工程岩体分类体系。在国际上已有286个工程实践经验，并形成一套岩体力学参数弱化处理和工程设计的系统方法。这一分类较好地反映了影响岩体质量的主要工程地质条件。根据具体工程的地层岩性和单层厚度，将岩体结构和强度划分为若干工程地质岩组，然后通过岩体的RQD值和结构面间距值，利用岩块在实验室得出的饱和单轴抗压强度，考虑地下水条件以后，可得岩组的RMR得分值。

岩体分级体系间一般存在较好的相关性，因此也可将其他评分体系得到的岩体质量指标换算为RMR指标。

2. 岩体强度参数的估算

在岩体稳定性分析中，岩体抗剪强度指标是最重要的计算指标，可用费辛柯法、M.Georgi法、RMR分类法、Hoek-Brown法等对岩体抗剪强度指标进行弱化处理。费辛柯法适用于沉积煤系地层组成的岩体，M.Georgi法对坚硬岩浆岩和变质岩块的岩体强度较为适用，RMR分类法和Hoek-Brown法考虑了较多的影响因素，因而可选用RMR分类法和Hoek-Brown法对岩体强度参数进行选龋

霍克和布朗(1980)根据岩石性质的理论和实践经验，用实验法导出岩块和岩体破坏的主应力之间的关系式为：

σ_m＝σ₃+(6-14)

或 τ=A σ_c(σ/σ_c-T)^B(6-15)

式中：σ₁、σ₃——破坏时的最大最小主应力;

σ_c——完整岩块的单轴抗压强度;

m、s——岩体岩性及结构面发育的有关系数。

岩体单轴抗压强度σ_{m c}：

σ_{m c}＝σ_c(6-16)

岩体单轴抗拉强度σ_{m t}：

σ_{m t}＝＝Tσ_c(6-17)

进一步得出：

φ_m＝arctan[AB(-T)^B-1] (6-18)