岩石在外力作用下所表现出来的性质称为岩石的力学性质，它包括岩石的变形和强度特性。研究岩石的力学性质主要是研究岩石的变形特性、岩石的破坏方式和岩石的强度大小。

（1）岩石的变形特性

岩石在外力作用下产生变形，且其变形性质分为弹性和塑性两种。岩石典型的完整的应力-应变曲线如图1.30所示。根据曲率的变化，可将岩石变形过程划分为4个阶段：

图1.30　岩石典型的完整的应力-应变曲线

①微裂隙压密阶段（图1.30中的Oa段）　岩石中原有的微裂隙在荷重作用下逐渐被压密，曲线呈上凹形，曲线斜率随应力增大而逐渐增加，表示微裂隙的变化开始较快，随后逐渐减慢。a点对应的应力称为压密极限强度。对于微裂隙发育的岩石，本阶段比较明显，但致密坚硬的岩石很难划出这个阶段。

②弹性变形阶段（图1.30中的ab段）　岩石中的微裂隙进一步闭合，孔隙被压缩，原有裂隙基本上没有新的发展，也没有产生新的裂隙，应力与应变大致呈正比关系，曲线近于直线，岩石变形以弹性为主。b点对应的应力称为弹性极限强度。

③裂隙发展和破坏阶段（图1.30中的bc段）　当应力超过弹性极限强度后，岩石中产生新的裂隙，同时已有裂隙也有新的发展，应变的增加速率超过应力的增加速率，应力-应变曲线的斜率逐渐降低，并呈曲线关系，体积变形由压缩转变为膨胀。应力增加，裂隙进一步扩展，岩石局部破损，且破损范围逐渐扩大形成贯通的破裂面，导致岩石“破坏”。c点对应的应力达到最大值，称为峰值强度或单轴极限抗压强度。

④峰值后阶段（图1.30中c点以后）　岩石破坏后，经过较大的变形，应力下降到一定程度开始保持常数，d点对应的应力称为残余强度。

由于大多数岩石的变形具有不同程度的弹性性质，且工程实践中建筑物所能作用于岩石的压应力远远低于单轴极限抗压强度。因此，可在一定程度上将岩石看作准弹性体，用弹性参数表征其变形特征。岩石的变形性能一般用弹性模量和泊松比两个指标表示。

弹性模量是在单轴压缩条件下，轴向压应力和轴向应变之比。国际制以“帕［斯卡］”为单位，用符号“Pa”表示（1 Pa=1 N/m2）。岩石的弹性模量越大，变形越小，说明岩石抵抗变形的能力越高。岩石在轴向压力作用下，除产生轴向压缩外，还会产生横向膨胀。这种横向应变与轴向应变的比，称为岩石的泊松比。泊松比越大，表示岩石受力作用后的横向变形越大。岩石的泊松比一般为0.2～0.4。

严格来讲，岩石并不是理想的弹性体，因而表达岩石变形特性的物理量也不是一个常数。通常所提供的弹性模量和泊松比的数值，只是在一定条件下的平均值。(www.daowen.com)

（2）岩石的强度

岩石抵抗外力破坏的能力称为岩石的强度（strength）。岩石的强度单位用“Pa”表示。岩石的强度和应变形式有很大关系。岩石受力作用破坏，有压碎、拉断和剪断等形式，其强度可分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度等。

岩石的抗压强度（compressive strength）是指岩石在单向压力作用下抵抗压碎破坏的能力。在数值上等于岩石受压达到破坏时的极限应力（即单轴极限抗压强度）。岩石抗压强度是在单向压力无侧向约束的条件下测得的。常见岩石的抗压强度值见表1.8。

表1.8　主要岩石的抗压强度值

抗拉强度（tensile strength）是岩石在单向受拉条件下拉断时的极限应力值。岩石的抗拉强度远小于抗压强度。常见岩石的抗拉强度值见表1.9。

表1.9　常见岩石的抗拉强度值

岩石的抗剪强度（shear strength）是指岩石抵抗剪切破坏的能力。在数值上等于岩石受剪破坏时剪切面上的极限剪应力。试验表明，岩石的抗剪强度随着剪切面上压应力的增加而增加，其关系可以概括为直线方程：τ=σtanφ+c，其中τ为剪应力、σ为剪切面上的压应力、φ为岩石的内摩擦角、c为岩石的内聚力。很显然，内聚力c和内摩擦角φ是岩石的两个最重要的抗剪强度指标。常见岩石的内聚力和内摩擦角值见表1.10。

在岩石强度的几个指标中，岩石的抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。抗剪强度为抗压强度的10%～40%；抗拉强度仅是抗压强度的2%～16%。岩石越坚硬，其值相差越大，软弱的岩石差别较小。岩石的抗拉强度很小，当岩层受到挤压形成褶皱时，常在弯曲变形较大的部位受拉破坏，产生张性裂隙。

表1.10　常见岩石内摩擦角和内聚力的范围值