通过对试样结构面剪切过程进行素描，得到了岩石剪切过程的素描图，如图2.15、图2.16所示，并按照剪切刚度的变化特征将剪切曲线分为以下几个阶段。

图2.15　结构面剪切过程曲线（τ为剪切应力，ks为剪切刚度，D为剪切变形）

（1）结构面及裂隙闭合压密阶段（OA段）：根据上述变形曲线特征可知，在弹性阶段之前有一段平缓的曲线，如图2.14和图2.15中的OA段，该过程主要为结构面接触性的闭合以及结构面中存在的微裂隙或孔隙的逐渐闭合，试件在剪切作用下被压密，形成早期的非线性变形，应力－应变曲线呈上凹形，曲线斜率随应力增加而逐渐增大。该阶段结构面表面难以观察到“摩擦”或者“切齿”现象，但是可以测量到较为明显的变形。

（2）弹性变形及微破裂稳定发展阶段（AB段）：从剪切应力－变形曲线上可以看到，该阶段变形与应力呈线性关系，此阶段的变形在曲线上表现为弹性变形。但是从剪切刚度变化曲线上可以看出，该阶段并非完全的线性关系（若是线性关系，切线模量应是相等的），而是表现出了先增加后减小的趋势，但变化相对较小，可近似看作线性，按照剪切刚度的峰值可以将该阶段划分为以下两个阶段：

①弹性变形阶段（AH）：由于剪切应力未达到开裂应力，新的裂隙还未产生，而结构面内部的裂隙以及结构面之间的接触闭合已经完成，对于以切齿为主（JRC较大）的试样，此时结构面已经开始“切齿”，弹性变形主要为结构面“突出物”遭到水平挤压引起的，但此时由于应力水平较低又产生不了新的裂隙，主要为结构面内部结构的弹性变形，而弹性变形导致了结构面的硬化现象，即剪切刚度增加。而当JRC较小时，结构面主要克服其静摩擦力，变形则是由于表面摩擦力及水平荷载引起的上下剪切块的变形。A点应力为弹性变形阶段的初始应力，记为τcc。

图2.16　Barton 10号标准剖面线剪切过程素描图

②微破裂稳定发展阶段或塑性变形稳定发展阶段（HB段）：当应力达到一定程度时，结构面内部开始出现新的裂隙或是原来的裂隙开始发展，在这个阶段，结构面中的“突起物”内部出现新的裂隙，并且沿剪切方向开始扩展，但是该阶段仍然处于稳定发展阶段，裂隙发展的速度并不快，宏观上表现为结构面剪切刚度的降低，此时剪切刚度降低的速度逐渐增加。

H点的应力（τH）是裂隙开始发生或扩展的应力，该点的应力可以定义为结构面的起裂应力，记为τci。

（3）非稳定破裂发展阶段（BC段）。在此阶段，结构面“突起物”中裂隙开始迅速扩展、累积，塑性变形迅速增大，剪切变形曲线已经不再是近似的直线线形，而是上凸的形态，并且这种非线性形态随剪切的进行迅速加剧，这一阶段称为屈服阶段。此阶段的微破裂发展所造成的应力集中效应，致使某些薄弱部位首先破坏，并引起应力的重新分布，持续增加的剪切应力又会引起次薄弱部位发生破坏，依此进行下去，直至结构面承受的剪切应力水平达到峰值强度，C点应力称为峰值强度，即τs，以峰值点为界可将试件分为破坏前阶段和破坏后阶段。(www.daowen.com)

从图2.15中可以发现，该阶段的剪切刚度不断下降，直到其降至0，并且从整个剪切过程可以看出，该阶段起始点B的剪切刚度与第一阶段终点A的剪切刚度基本相同，如图2.14中特征点M、N所标注的剪切刚度位置。这表明，在剪切应力作用下，当剪切刚度经历上升再下降至与压密阶段的剪切刚度相同时，此时屈服阶段开始。B点的应力为屈服应力τcd。

（4）峰后段（CD段）：当应力为峰值强度时，裂隙面逐渐贯通，结构面“突起物”被完全剪断，结构面的剪切刚度降至0（如图2.14中的剪切刚度曲线），再继续剪切，结构面沿新的贯通面滑移，原来的“突起物”被剪断带走，如原来结构面“下盘”的“突起物”剪断后成为“上盘”，并填充“上盘”的凹陷。该阶段可分为以下两个阶段：

①剪切软化阶段（CK段）：在峰值强度以后，随着变形的增加，应力下降，结构面表现为软化，剪切曲线表现出了负刚度的特征。由于控制方式为应力控制，该阶段试验机齿轮转动迅速，变形迅速增加，这是由于峰值以后结构面内部能量快速释放造成的。这个阶段剪切刚度朝负方向迅速减小，达到一定程度后会逐渐增大，最后趋于水平。

该阶段只存在于JRC较大的情况，JRC＝0时不存在CK段，原因是，JRC＝0时该阶段的主要变形方式为摩擦，能量主要以“摩擦”的形式释放，储存能量的能力较弱，因而在峰值以后不存在结构面内部能量的突然释放，因而不具有明显的软化阶段。

②流滑阶段（KD段）：随着变形的发展，结构面开始沿着新的结构面滑移，结构面剪切变形曲线趋于水平，并且剪切刚度趋于0，在该应力下可以维持结构面不断地滑移，该应力称为结构面的残余强度，这个阶段可以认为是理想的塑性阶段。

通过对完整试样剪切过程进行素描，得到了岩石直剪过程的素描图，如图2.17所示，这个过程也反映了微裂隙逐渐贯通，最终形成贯通剪切面的过程，这个过程也是天然结构面的一种形成过程。当贯通的结构面形成以后，再次剪切就是结构面的剪切试验。

图2.17　试样剪切过程

图2.18所示为完整试块剪切变形曲线，完整试块也存在与结构面相似的过程，其基本变化规律与结构面的变化基本相同，只是在OA阶段，完整试块仅仅是试块内部的孔隙或者裂隙的闭合，不存在结构面之间的闭合过程，因而该阶段相比于结构面持续时间较短。因此，无论是结构面还是完整试块的剪切过程，都会经历压密、弹性及微破裂稳定发展、裂隙不稳定发展及峰后等阶段，进而形成新的剪切面，并且继续剪切会沿着新的剪切面滑移，这个过程的最终结果是形成新的结构面并逐渐趋于平整。同时，结构面间存在由于摩擦留下的碎屑，减小了结构面的摩擦效果，二者共同作用，使结构面之间的咬合程度降低，等同于结构面的JRC降低，即随着剪切变形的积累，剪切过程中结构面粗糙度具有不断衰减的特征。

图2.18　完整试块剪切变形曲线及剪切刚度变化规律