巖體的力學(xué)參數(shù)有變形參數(shù)即變形模量E、剪切模量G及泊松比υ等，強(qiáng)度參數(shù)有cm、φm及σmc和σmt等。實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的往往是巖塊的力學(xué)參數(shù)，可以通過(guò)巖體的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與巖塊的力學(xué)性質(zhì)相結(jié)合，選取巖體的力學(xué)參數(shù)。

一、巖體變形參數(shù)

對(duì)于裂隙巖體，國(guó)內(nèi)外都特別重視建立巖體分類指標(biāo)與變形模量之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，并用于推求巖體的變形模量Em。

(1)比尼衛(wèi)斯基(Bieniawski，1978)研究了大量巖體變形模量實(shí)測(cè)資料，建立了分類指標(biāo)RMR值和變形模量Em間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，公式如下：

Em＝2RMR-100 (6-9)

式(6-9)只適用于RMR>55的巖體。為彌補(bǔ)這一不足，Serafim & Pereira(1983)根據(jù)收集到的資料以及Bieniawski的數(shù)據(jù)，擬合出如下方程，以用于RMR≤55的巖體：

Em＝10(6-10)

(2)挪威的Bhasin & Barton 等人(1993)研究了巖體分類指標(biāo)Q值、縱波速度Vp(m/s)和巖體平均變形模量Emean(GPa)間的關(guān)系，提出了如下的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：

Vp＝1 000lgQ+3 500

Emean＝(6-11)

已知Q值或Vp時(shí)，可求出巖體的變形模量Emean。式(6-11)只適用于Q>1的巖體。

(3)將巖塊作為均質(zhì)、各向同性的連續(xù)介質(zhì)來(lái)看待，其力學(xué)參數(shù)有Eo、υo、Go和Co、Rco等，運(yùn)用彈性理論時(shí)，剛度矩陣只有Eo、υo、Go、λo等參數(shù)，其中二者即可確定整個(gè)剛度矩陣，巖體由于結(jié)構(gòu)面的存在使其力學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜，在處理假定結(jié)構(gòu)面中小規(guī)模，結(jié)構(gòu)面較為光滑，假定損傷不擴(kuò)展，即損傷張量Ω為常數(shù)，則巖體彈性模量張量由下式求取：

E=(1-CvΩ)Eo(6-12)

G=(1-CsΩ)Go(6-13)

式中：Ω——巖體損傷模量張量;

Cv——節(jié)理面?zhèn)鲏合禂?shù);

Cs——節(jié)理面?zhèn)骷粝禂?shù);

Eo——巖塊彈性模量張量;

Go——巖塊剪切模量張量。

二、巖體強(qiáng)度參數(shù)

巖體的強(qiáng)度主要與完整巖石強(qiáng)度和巖體結(jié)構(gòu)面交切情況有關(guān)。為了給巖體應(yīng)力—應(yīng)變(或位移)有限元分析和邊坡巖體穩(wěn)定性計(jì)算提供巖體力學(xué)參數(shù)，目前國(guó)內(nèi)外確定巖體強(qiáng)度參數(shù)通用的方法是，根據(jù)巖體的地質(zhì)特征和巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)以及影響巖體性質(zhì)的因素，進(jìn)行巖體質(zhì)量分類，然后建立巖體質(zhì)量分類指標(biāo)值與巖體強(qiáng)度參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，估算巖體的強(qiáng)度參數(shù)值。

1. 工程巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)

巖體工程參數(shù)的弱化處理應(yīng)以巖體分類為依據(jù)，目前巖體工程分類的方法和標(biāo)準(zhǔn)有幾十種，但是把巖體工程分類系統(tǒng)與工程設(shè)計(jì)參數(shù)和處理措施相聯(lián)系的分類方法有RMR(或CSIR)法和Q分類方法等。

RMR分類方法是Z.T.Bieniawski(1973)提出的工程巖體分類體系。在國(guó)際上已有286個(gè)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并形成一套巖體力學(xué)參數(shù)弱化處理和工程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)方法。這一分類較好地反映了影響巖體質(zhì)量的主要工程地質(zhì)條件。根據(jù)具體工程的地層巖性和單層厚度，將巖體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度劃分為若干工程地質(zhì)巖組，然后通過(guò)巖體的RQD值和結(jié)構(gòu)面間距值，利用巖塊在實(shí)驗(yàn)室得出的飽和單軸抗壓強(qiáng)度，考慮地下水條件以后，可得巖組的RMR得分值。

巖體分級(jí)體系間一般存在較好的相關(guān)性，因此也可將其他評(píng)分體系得到的巖體質(zhì)量指標(biāo)換算為RMR指標(biāo)。

2. 巖體強(qiáng)度參數(shù)的估算

在巖體穩(wěn)定性分析中，巖體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是最重要的計(jì)算指標(biāo)，可用費(fèi)辛柯法、M.Georgi法、RMR分類法、Hoek-Brown法等對(duì)巖體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行弱化處理。費(fèi)辛柯法適用于沉積煤系地層組成的巖體，M.Georgi法對(duì)堅(jiān)硬巖漿巖和變質(zhì)巖塊的巖體強(qiáng)度較為適用，RMR分類法和Hoek-Brown法考慮了較多的影響因素，因而可選用RMR分類法和Hoek-Brown法對(duì)巖體強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行選齲

霍克和布朗(1980)根據(jù)巖石性質(zhì)的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)法導(dǎo)出巖塊和巖體破壞的主應(yīng)力之間的關(guān)系式為：

σm＝σ3+(6-14)

或 τ=A σc(σ/σc-T)B(6-15)

式中：σ1、σ3——破壞時(shí)的最大最小主應(yīng)力;

σc——完整巖塊的單軸抗壓強(qiáng)度;

m、s——巖體巖性及結(jié)構(gòu)面發(fā)育的有關(guān)系數(shù)。

巖體單軸抗壓強(qiáng)度σm c：

σm c＝σc(6-16)

巖體單軸抗拉強(qiáng)度σm t：

σm t＝＝Tσc(6-17)

進(jìn)一步得出：

φm＝arctan[AB(-T)B-1] (6-18)