岩体的变形性质

1.岩体应力分布的不连续性

由结构面和软弱夹层切割的岩体传递应力的性能，与理想弹性均质体有很大区别，一般这种岩体的某些部位或某些方向上易产生应力集中，而另一些部位或方向上应力反而有所削弱。另外，还会出观应力轨迹的转折、弯曲和应力值不连续现象。实验证明，岩体应力分布的复杂情况，主要是受结构面和软弱夹层影响，是岩体不均匀性和不连续性造成的。

在不同结构的岩体中，应力分布分别具有一定的规律性。

具有结构面的块状及镶嵌状结构的岩体，在整体上相对均一，但常夹有个别或少数断层破碎带、软弱夹层等，它们常成为影响岩体稳定性的主要因素。它在工程建筑物作用下的应力状态，是评价岩体稳定性的依据。软弱夹层易压缩变形，当法向应力涉及软弱夹层时，遇到这种变形空间，部分应力则转为应变能，因而压应力减弱，甚至向张应力转化。应力平行于结构面或软弱夹层时，由于其凝聚力和抗摩擦力较低易剪切变形，所以剪应力有所增加。这种情况不利于岩体稳定。

节理发育的块状及镶嵌结构岩体，在法向应力作用下，结构面趋于闭合，呈刚性接触。因此，对垂直于结构面及软弱夹层的法向应力的传递影响较小。而对于平行结构面及软弱夹层的应力的侧向传递有所限制，引起应力集中。对这一类岩体，必须充分考虑结构面组合网络与主应力方向的关系，对其应力集中作确切的估计。通过灌浆固结后，裂隙填充，可改善应力分配条件。

层状结构岩体，特别在层面发育、薄层软硬相间的情况下，可作为正交各向异性体考虑，采用平行及垂直层面两个方向上的变形参数进行分析。这种结构岩体如具备不利于稳定的岩层产状，其应力分布特征，也不利于稳定。

破裂、散体结构的岩体，可作为散粒体考虑。结构若不破碎疏散，仅岩质软弱，可作为弹塑性体或塑性体进行分析，这种岩体基本上可视为均匀、连续的介质。

完整块状、镶嵌结构的岩体，在一定范围内，可作为均一弹性体考虑，虽然可能有误差，但对稳定性评价影响不大。

2.岩体剪切变形特征

根据原位岩体剪切试验结果表明，岩体的剪切变形曲线十分复杂。沿软弱结构面剪切和剪断岩体的剪切曲线明显不同，沿平直光滑结构面和粗糙结构面剪切的剪切曲线也有差异。根据剪应力和剪应变的关系曲线（τ-u曲线）形状及残余强度（τr）与峰值强度（τp）的比值可将岩体剪切变形曲线分为如图4-7所示的三类。

图4-7　岩体剪切变形曲线类型示意图

（1）沿软弱结构面剪切时，常呈图4-7 （a）所示的曲线形状。其特点为峰值前变形曲线的平均斜率小，破坏位移大，一般可达2～10mm；峰值后随位移增大，强度损失很小或不变，τr/ τp≈1.0～0.6。

（2）沿粗糙结构面、软弱岩体及剧风化岩体剪切时，多呈图4-7 （b）所示的曲线形状。其特点为峰值前变形曲线的平均斜率较大，峰值强度较高。峰值后随剪位移增大，强度损失较大，有较明显的应力降。τr/τp≈0.8～0.6 。

（3）剪断坚硬岩体时的变形曲线多属图4-7 （c）所示的曲线形状。其特点为峰值前变形曲线的平均斜率大，曲线具有较清楚的线性段和非线性段。比例极限和屈服极限较易确定。峰值强度高，破坏位移小，一般约1mm。峰值后随位移增大强度迅速降低，残余强度较低。τr/ τp ≈ 0.8～0.3。