0.2 岩土力学研究的对象

岩土力学研究的对象是岩石和土。工程上用来支撑上部结构物全部重量的那部分土体通常称为地基。在丘陵地带及山区，由于基岩埋藏较浅甚至裸露于地表，因此结构物通常建造在岩石地基上；在平原地区，由于岩石埋藏很深，因此结构物通常建造在土体地基上。解决岩石地基的工程问题属于岩石力学的任务，而解决土体地基的工程问题则属于土力学范畴。

0.2.1 土及土体的概念

土是母岩风化的产物。土体即土的集合体。地表土层是岩石经过漫长的地质年代风化、剥蚀、搬运、沉积后形成的，它是有固体颗粒、水和气体组成的三相体。土具有强度低、受力后压缩变形大、渗水性强、不均匀及固结时间长等一系列特点。

0.2.2 岩石（块）和岩体的基本概念

岩石（块）和岩体是岩体力学的直接研究对象。要学习和研究岩体力学，首先要建立岩石（块）和岩体的基本概念。

由工程地质学可知，岩石是组成地壳的基本物质，它是由矿物或岩屑在地质作用下按一定的规律聚集而成的自然体。例如，我们通常所见到的花岗岩、石灰岩、片麻岩等都是指一定成因类型的具有一定矿物成分结构构造的岩石。岩石可由单种矿物组成（例如，纯洁的大理石由方解石组成），而多数的岩石则是由两种以上的矿物组成（例如，花岗岩主要有石英、长石和云母三种矿物组成）。按照成因，岩石可以分为三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。

岩石的物理力学性能的指标通常是在实验室内用一定规格的试件进行试验而测定的。这种岩石试件是由钻孔中获取的岩芯或是在工程范围内用爆破以及其他方法所获得的岩石碎块经加工而制成的。这种所采集的标本或岩芯仅仅是自然地质体中间的岩石小块，称为岩块，岩石就成了相应岩石的代表，我们平时所称的岩石，在一定程度上都指的是岩块。

我们所指的岩体是一定工程范围内的自然地质体，它经历了漫长的自然历史过程，经受了各种地质作用，并在地应力的长期作用下，在其内部保留了各种永久变形的形象和各种各样的地质构造形迹，例如假整合、不整合、褶皱、断层、层理、节理、劈理、细微裂隙等，所以都把岩体称之为多裂隙岩体。由此可见，岩体是受到各种性质的软弱面切割而形成的综合体。由于软弱面的存在，岩体的强度要远低于岩石的强度，因而对于设置在岩体上或岩体中的各种工程所关心的岩体稳定问题来说，起决定作用的是岩体强度，而不是岩石强度。例如，在以往的围岩压力研究中，曾有学者错误地认为洞室的稳定是取决于岩石强度与围岩应力之间的矛盾，但许多工程实践表明，在某些岩石强度很高的围岩中，仍然会产生大规模的变形和破坏，分析其原因是由于围岩的主体强度不够，即由于岩体中存在着软弱面而造成强度不足。由此人们逐渐认识到，影响洞室稳定的矛盾，不是岩石强度与围岩应力之间的矛盾，而是岩体强度与围岩应力之间的矛盾。所以岩体与岩石（块）是既有联系又有区别的两个概念。岩块是组成岩体的基本单元；而岩体则是指天然条件下由岩块组成的通常包含一种以上软弱面的复杂地质体。因此，我们不仅要深入研究岩石的物理力学性能，而且要深入研究岩体的物理力学性能。

0.2.3 岩体结构的基本概念

岩体是地质历史的产物。在长期的成岩及变形过程中形成了特有的结构。岩体结构包括两个基本要素：结构面和结构体。结构面就是软弱面，即岩体存在具有一定方向、延展较大、厚度较小的地质界面，包括物质的分界面和不连续面。它是在地质发展历史中，尤其是地质构造变形过程中形成的。被结构面分割成的岩块，四面均被结构面所包围，这种由不同产状的结构面组合切割而形成的单元块体就称为结构体，也称为岩块。

岩体的好坏与结构面的性质有密切的关系，结构面成因类型不同，其结合力就大不相同。结构面按其成因可分为下列几种：

（1）原生结构面。包括沉积结构面，如层面、层理、假整合面、不整合面等；岩浆结构面，如岩浆岩的流面、流纹、冷却收缩而形成的涨裂隙岩的接触面等；变质结构面，如片理、板理、剥理等。

（2）构造结构面。指在不同构造应力作用下所产生的各类张性、压性、扭性、压扭性等结构面，如断层、裂隙等。

（3）次生结构面。如风化裂隙、冰冻裂隙、重力卸荷裂隙等。

结构面的强度取决于它的特性，即它的粗糙度及充填物的性质。其中，构造结构面在岩体结构类型划分时，起着主导作用。在研究结构面时，一方面要注意结构面的强度、密度及其延展性，另外，还需注意结构面的规模大小和它们相互之间的组合特性。

在研究结构体时，首先要弄清结构体的岩石类型及其物理力学属性，然后根据结构面的组合确定结构体的几何形态和大小，以及结构体之间的镶嵌组合关系等。结构体的不同形态称为结构体的形式，常见的单元结构体有块状、柱状、板状体以及菱形、楔形、锥形体等。

岩体结构是由结构面的发育程度及组合关系或结构体的规模及排列形式所决定的。岩体结构类型的划分反映出岩体的不连续性和不均匀性特征。常见的结构体类型有块状结构、镶嵌结构、层状结构、碎裂结构、层状碎裂结构以及松散结构等。

岩体强度就是指岩体结构的强度。它是包含结构体强度和结构面强度的一个综合指标。通常需要通过现场原位测试而确定，但这种测试工作较为复杂，费用高，时间长。岩石强度虽然只是反映了机构体的强度，不能全面反映岩体强度，但也是一个不可缺少的基本参数，对于岩体强度的评价有一定的参考价值，特别是当岩体中仅有稀少的不连续面时，也即岩体的完整性良好时，岩体强度就与岩石强度接近。此外，岩石强度测定较为方便，积累的数据也多，所以目前工程设计中仍广泛应用，把它作为评价岩体稳定性的标准之一。