岩石和岩体(rock and rock mass)

岩石是经过地质作用而形成的一种或多种矿物的集合体，具有一定的结构和构造。岩体是由岩石块体和结构面网络组成的地质体。岩石和岩体是岩体力学的研究对象。20世纪50年代以前，人们多局限于对岩块性质的研究。在对若干工程事故进行分析而认识岩体性质的重要意义之后，开始注意并深入进行对岩体的研究，使认识水平和研究方法有了很大提高。

岩石   按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。影响岩石工程性质的主要因素有岩石的矿物成分、结构和构造。

矿物成分   岩石中含硬度大的粒状和柱状矿物如石英、长石、角闪石、辉石等愈多，岩石的强度就愈高；含硬度小的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、高岭石等愈多，强度就愈低。富含蒙脱石等亲水性强的粘土岩，有遇水膨胀和强度降低的特性。

结构   当矿物成分一定时，晶体颗粒较小，岩石的强度较高。含片状矿物多的岩石，其物理性质常具有各向异性。有结晶联结的结晶岩，其强度一般比胶结的沉积岩高。沉积岩的强度则随胶结成分而异，硅质胶结的最高，铁质、钙质次之，粘土质最弱。

构造   岩石的流纹构造、层理构造和片状构造，使岩石具有各向异性。喷出岩的多孔构造、岩块中发育的微裂隙，均可使岩石的力学性质出现不连续。岩石由结构和构造引起的各向异性和不连续性，与岩体的这类性质相比，均属微观的。

岩体   具有一定的结构和天然应力，它们对岩体的工程性质有明显的影响。

结构   岩体中由各种地质不连续面分割的岩石块体的大小、相互排列的形式和其结合程度所决定的岩体特征。各种地质不连续面称为结构面，而被结构面分割的岩石块体称为结构体。岩体结构分为不同的类型，是决定岩体力学性质最重要的因素。岩体具有不连续性，包括岩性不连续和结构不连续两个方面，前者形成岩体宏观的不均匀性，后者使岩体具有多裂隙性。岩体中常有的结构面定向排列，使岩体具有宏观的各向异性。岩体强度受岩块之间的组合方式和联结程度控制，并显著地低于岩块强度。岩体变形主要是结构面的位移引起的。岩体的渗透性和各向异性，亦主要取决于结构面网络的发育程度和方向性。

(1)结构面。按成因可分为原生结构面、构造结构面和次生结构面。原生结构面是在成岩过程中形成的，如原生节理、层理和片理等。构造结构面系在构造运动中形成，如断层、节理和劈理。次生结构面是在外营力作用下形成的，如风化裂隙、卸荷裂隙等。结构面并非几何上的平面，常呈起伏状，表面的粗糙度各不相同。结构面有的闭合，有的开裂，而开裂的结构面有的是洁净的，有的则有充填物。充填物的厚度和物质也有多种情况：薄的可以是泥质或矿物薄膜；厚的可以是具有一定厚度的各种构造岩。结构面的表面粗糙程度和充填情况，对结构面的抗剪强度和岩体强度有重要影响。按力学观点，结构面可分为软弱结构面和硬性结构面。结构面的规模有大小之分。规模大的结构面包括断层、不整合面、岩性界面、接触面和岩脉；规模小的有成组出现的节理、层理、片理、板理、劈理和片麻理等。在对岩体进行工程地质勘察研究时，可按结构面的延展规模和对工程岩体变形破坏影响的大小，将其分为四级或五级。

(2)结构体。结构体与结构面是相互依存而共同出•现的。它们的结合形成各种岩体结构。结构体的特征可以从结构体的规模和形状加以划分。可将结构体按规模分为二级：一级结构体是被大的结构面分割的岩石块体，工程上可作为单个块体加以分析和评价；二级结构体是被各种结构面切割成的小型岩块，其形状有板状、柱状、六面体或四面体等。

(3)结构类型。一般将岩体结构分为四大类，即块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构。根据所研究岩体的具体结构特点，还可将每一大类再分成几个亚类。岩体结构的分类不是绝对的，由于岩体结构的力学效应与工程规模密切相关，可根据工程的规模和特点，进行有针对性的、专用的岩体结构分类。

天然应力场   岩体中的天然应力场是由其重力和构造应力形成的。岩体的强度和变形特性均与岩体所处的天然应力状态有关，在进行岩体力学研究时，需将人类工程活动引起的局部应力场与天然应力场综合在一起考虑。