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1、地质调査主要是进行工程地质勘察，确定岩体的地质构造条件和力学性质，收集地下水、地 热变化和原岩应力等资料。工程地质分区是在研究区内，依据工程地质条件相似或相近的基本原则进行的区域划分。每 一个工程地质区还可划分亚区或次亚区。分区的目的是结合工程类型和分布进行工程地质分 区评价。其成果是编制出工程地质分区图和说明书，并配以表格形式说明各区的工程地质特 征和评价。中国工程地质区域的划分是权据工程地贸条件的相同程度把中国领域划分为地域、 地带、地区和地段，划分愈细则分区内的工程地质条件愈近似。而工程地效区域划分的目的 乃在于结合各类或单一的工程建筑来评价各区的工程地贸条件，换句话说，即那一区适于那
2、一类型建筑物的修建。岩体结构划分 由软弱结构面切割具有块状结构体的块裂结构； 由软弱结构面切割具行板状结构体的板裂结构； 由硬性结构面不连续切割的完整结构； 由硬性结构面贯通切割成块状结构体的碎裂结构； 结构体大小不一杂乱分布的散体结构。在工程地质中可将岩体划分为：整体块状结 构；层状结构；碎裂结构；散体结构（见岩石和岩体）。岩体结构分类不是绝对的。由于岩体结构的力学效应与工程规模密切有关，岩体结构分 类应考虑工程规模和工程特点，进行有针对性的和专用的岩体结构分类。岩石岩体力学性质试验包括岩块工程性质的室内试验、岩体工程性质的原位试验、岩体中天然应力的屋测、模型模 拟试验、原型观测以及施工监测
3、等方法（见岩土试验、工程地质力学模拟）。试验法不仅可 以获得岩体变形和稳定性分析中所必需的计算参数，而且冇助于确定力学模型，研究岩体力 学的理论问题。一、岩石的基本物理力学性质及其试验方法（一）岩石的质量指标1岩石的颗粒密度。2岩石的块体密度。包括掩饰的干密度，岩石的饱和密度，湿密度。（二）岩石的水理性质1岩石的含水率。2岩石的吸水性。包括掩饰的吸水率，岩石饱和吸水率。3岩石的膨胀性 和崩裂性。4掩饰的超声波波速二、岩石的强度特性（一）岩石的单轴抗压强度（二）岩石的抗拉强度（三）岩石的抗剪强度（四）岩石在三向压缩应力作用下的强度岩体赋存条件分析包括初始应力分析和岩体结构面几何特征分析。岩体初始
4、应力又称天然应力（natural stress）、残余应力（residual stress）构造 残余应力。岩体处于天然条件下所具有的应力，即过去构造运动所残留于岩体中的应力。岩 体的初始应力主要是由岩体的自重和地质构造运动所引起的。显然，岩体的地质构造应力是 与岩体的特性（例如岩体中的裂隙发育密度与方向，岩体的弹性、塑性、粘性等）有密切关系， 也与正在发生过程中的地质构造运动以及与历次构造运动所形成的各种地质构造现象（例如 断层、褶皱等）有密切关系。因此，岩体中每一单元的初始应力状态都是随该单元的位置不 同而有所变化。此外，影响岩体初始应力状态的因素还有地形、地震力、水压力、热应力等， 但这
5、些因素所产生的地应力，人都是次要的，只是在特定的情况卞才需考虑。因此，对于岩 石工程来说，主要应考虑自重应力和地质构造应力。岩体结构面几何特征结构面对岩体力学性质的影响因素主要表现在结构面自身的力学 性质和及其几何特征两方面。其中几何特征通常包括：结构面的空间方位、连续性、密度、 张开度、形态等；进一步研究还包括这些表述结构面几何特征指标的分布概率和结构面的空 间组合关系对岩体力学性质或岩体工程稳定性的影响。结构面的空间方位，地质学中称为结构的产状，由走向、倾向和倾角表示。其中：走向 是指结构面与水平面相交的交线方向；倾向是与走向成垂直的方向，它是结构面上倾斜线最 陡的方向；倾角度是指水平面与
6、结构面之间所夹的最大角度。可见结构面走向和倾向可以互 相转换，所以，结构面产状有时又用倾向和倾角来表示。结构面的连续性反映结构面的贯通程度，常用线连续性系数、迹长（结构面与勘测面交 线的长度，简称为迹长）和面连续性系数表示。研究结构面的连续性对岩体的变形特性、破 坏机理及渗透程度等都有十分的重要意义。结构面的密度（又称为裂隙度）反映结构面发育的密集程度，常用线密度Kp表示、间 距d等指标表示。线密度Kp是指结构面法线方向单位测线长度上交切结构面的条数（条/ m）；间距d是指同一组结构面法线方向上两相邻结构面的平均距离，两者互为倒数关系，即 $斗马克斯威尔体的力学模型由一个弹性元件和一个粘性元件
7、串联而成，其力学模型如图1 所示。a _a图1马克撇盍尔体力学蠹E 2岩石本构关系是指岩石的应力或应力速率与其应变或应变速率的关系，反映岩石本构关 系的方程即为岩石的本构方程。通过岩石的本构关系可以反映岩石的性质，对理论研究和工 程实践都具有重要意义。不同的岩石，其性质不同，本构方程也不同，但岩石的本构方程可 根据其力学模型推导，下面来看下本构方程的推导过程。根据马克斯威尔体的力学模型有（7 = 5 = （7?式中，O为模型所受应力；6、（7?分别为弹性元件和粘性元件所受应力，由串联可得式中，&为模型的总应变；6、勺分别为弹性元件和粘性元件的应变,对弹性元件1 =Ok式中，为模型总应变对时间的
8、导数；;为模型应力对时间的导数, 对粘性元件式中，为粘性元件的粘性系数. 所以本构方程为 1 * 18= CT+（7k 马克斯威尔体在恒定载荷o的条件下，”=久，变形以常速率不断发展。可得马克斯威 尔体的蠕变方程为s = -aQt + “ k其他的模型在基本单元（粘性单元、塑性单元、弹性单元）的基础上得出，这里不再逐一表 述。有些时候，我们还可以用相似模拟的方法来解决现实的操作难题，从而获得相关的 数据，再相似模拟的基础上来映射出实际的情况；其实，这种方法在岩石力学的研究上用得 很多，在这个试验里有物理模拟和数学模拟两个基本过程，所谓的模拟试验，简单地说，是 用人工的方法再现自然界的某一现象；
9、物理模拟是指基本现象相同情况下的模拟，也称为同 类模拟。这时模型与原型的所有物理量相同，物理本质一致，区别只在于各物理量的人小比 例不同。数学模拟是指存在于不同类型现彖之河的模拟，这时模型与原型的物理过程有本质 的区别，但它们的对应量都遵循着同样的方程式，具有数学上的相似性。力学分析法：力学分析法的种类很多。但都需在具备确定的力学模型、边界条件和各种 参数的条件下才能进行力学分析。一般认为，除条件简单的块体滑动问题可以用极限平衡方 法解决外，一般均需进行数值法。而数值法的计算工作量较人，所假定的条件也难以满足, 特别是在变形破坏较大时，数值法更感困难。这就是为什么单纯力学分析难以满足岩土工程
10、设计的要求。但另一方面，力学分析法毕竟是一种重要的分析手段，其中不少手段可用于反 馈回来的监测信息的快速分析。例如，成功地用于某一重要工程的反演正算综合预测法，值 得一试。其思路如下：根据在第一开挖施工段开挖后测到的开挖位移，对主要力学参数进行 反分析，再将反演结果代入进行正算，以预测下一段开挖引起的位移。若预测值与以后测的 实测值的差超过允许值，则对第二段的测值进行反演，并对第三段开挖位移作正算预测，直到某一段的预测值与相应的实测值接近到可接受的程度，才认为反演所得的参数已比较符合 实际情况。于是，它们可用于不同开挖和加固的条件卞的正演，用以预测各处的应力、位移 和破坏。显然，据这些预测，设
11、计和施工方面可作出相应的合理措施，或者应急加固，或者 削减部分加固措施，或者不增不减。反演正算综合预测法对于均质的、范围较小的地下工程和井工程来说，己较成熟。但对 于岩性、构造复杂的岩土工程，特别是范围较大的边坡工程，还需进一步研究。数理统计分析法：由于这类方法比力学分析法简单，故它们不仅适用于各类复杂岩土工 程的反馈信息的快速分析，而且也可用于紧急情况。实际应用经验表明，其中的时间序列、 灰色系统和曲线拟合法等的应用效果都比较好。另外，由于这类方法允许单点分析，故可对 安装于可能破坏区和变形敏感区的测点所测的数据作重点分析。所以，数理统计分析法将是 对及时反馈的各种监测信息进行快速分析和预测
12、的有力手段。经验判断法：专家群体的经验和该工程本身总结出来的经验教训等，都是设计和施工工 程师们得以对岩土工程所处的状态作出正确判断的重要基础。在实际应用中、变形速率、月 变形量和变形总量等，以及这些量与岩性、构造、开挖情况之间的关系等都是主要分析对彖。 分析者都很重视变形曲线的变化，因为曲线分析有助于工程师们做出快速预测和判断。总之, 这类方法的优点在于分析判断快，而且有丰富经验的、由多专业专家组成的分析者往往获得 成功。这也是为什么EGMS法十分重视专家群体经验的原因。最后还需特别指出，力学分析法和数理统计分析法都离不开经验判断法的配合。岩体分类：有岩石质量指标分类（RQD）,岩体地质力学
13、分类（CSIR），巴顿岩体质量分 类（Q分类）以及岩体基本质量指标BQ分类；在这里就以掩体基本质量指标BQ分类为例:首先先确定岩体基本质量指标（BQ）,再修正岩体基本质量指标（BQ）（结合具体工程的特 点，考虑地卞水、初始应力场以及软弱结构面走向与工程轴线的关系等因素），以修正的BQ 将岩体分为V级；其中，BQ计算公式如下：BQ=90+3ctcw+250Kvo为岩块单轴抗压强度（MPa）, Kv为岩体的完整性系数，其计算公式如下:，当无声测资料时，也可由岩体单位体积曲表示岩体纵波速度结构面条数人查表求得，工程岩体的稳定性，除与岩体基本质量阿好仞；有关，还受到地下水（影响系数为兀）、 主要软弱结
14、构面（&）、天然应力的影响（心）；在岩石力学上有关于这方面的对照表，针对 不同的软弱结构面产状、地卜水影响和天然应力的影响找出对应的系数，通过卜面的修正公 式来修正：所以，我们应该结合工程特点，考虑个影响因素，来修正岩体基本质量指标，作 为不同工程岩体分级的定量依据；网是凤?的工程修正值，如下：BQ二BQTOOg+K?%)通过这些，结合工程的需要，就将岩体的BQ分类分出了 5个级别:表419岩体质量分级基本质量 级别岩体质量的定性特征岩体基本质量指 标（陀）I坚硬岩，岩体完整53 III坚硬岩，岩体较完整； 较坚硬岩，岩体完整550 451m坚硬岩，岩体较破碎；较坚硬岩或软、硬岩互层，岩体较完
15、整；较软岩，岩体完整450351IV坚硬岩，岩体破碎；较坚硬岩，岩体较破碎或破碎；较软岩或较硬岩互层，且以软岩为主，岩体较 完整或破碎；软岩，岩体完整或较完整350-251V较软岩.岩体破碎； 软岩，岩体较破碎或破碎； 全部极软岩及全部极破碎岩.250 .以岩体结构的力学特征为依据，对岩体基本质量作出分类，在这个基础上，我们才能够 对岩体工程进行设计和施工，在每个施工的坏节，都要严格按照既定的设计来完成：同时， 还要对关键的坏节进行加固，有了这些加固措施，才能确保工程保质保量地完成；还有，在 施工和加固的同时，进行不间断地监控和测量，将长期的测量结呆与施工实际情况作比较， 及时地反馈意见，以便对软弱坏节进行及时补充，使得整个工程达到预期的效果，对于这些， 岩体力学研究步骤的框图的重要性就不言而喻，对工程的设计和施工都有着非常重要的指导 意义。模型试验：模型的试验方法主要是应用一定配比的人工材料，制成一定比例的几何模 型，然后对模型施加荷载或进行开挖，观测模型中的应力、变形及破坏现象，推断分析实际 岩体中的应力、变形和破坏。主要有光弹试验和相似材料模拟。光弹试验 光弹试验利用光敏材料受力变形时的双折射现彖，观测其中存在的等色线和等倾线，确定模型中应力 分布状态。在岩体力学研究中可以模拟裂隙或岩体的不连续性对应力分
