岩体的稳定性是指岩体在工程施工和运营期间发生的变形和破坏特性。如果在工程施工和运营期间，岩体发生了不能容许的变形和破坏就称为岩体失稳，反之则是稳定的。各类工程有不同的结构特点和用途，对岩体的稳定性要求不同。例如拱桥基础对地基岩体的变形要求十分严格，而简支梁桥基础则容许一定数量的地基岩体均匀压缩下沉变形。但是，不均匀地基岩体下沉变化对一般工程建筑物来说都是不容许的。再如在水库边坡上发生一些规模不大的滑坡与崩塌是容许的，而铁路路堑边坡则不容许发生这样的边坡岩体滑动与崩塌。不同的地下工程，如铁路隧道、地下电站厂房、地下储油库等，在施工及运营期间对地下洞室围岩稳定性要求也不同。岩体稳定性评价就是研究工程岩体发生失稳的条件及变形破坏的规律为人类利用和改造岩体服务。

岩体稳定问题是工程地质学研究的最主要内容，所有野外勘测、室内外试验及各种理论研究都围绕这个问题展开。回顾工程地质科学的发展历史，一直存在着两种偏向：一种是以成因地质学为基础，强调野外地质调查，描述工程场地的工程地质条件，进行定性的工程地质分析、分区、分带，以此定性地研究岩体的稳定性；另一种是以材料力学为基础，强调严密的力学试验与数学计算，提出定量指标，定量地研究岩体的稳定性。前者虽可对工程的地质环境给出详尽的定性描述，但满足不了严密的工程设计施工所需的定量要求；后者给出了需要的定量指标，但由于缺少对地质环境的认识，给出的参数往往离现场实际情况相差甚远。多年来的工程实践及无数成功与失败的经验教训，使越来越多的人认识到，传统的工程地质学与岩石力学必须取长补短、互相结合，才能为解决当代大型现代化高精度工程建设中的岩体稳定问题作出贡献，推动工程地质和岩石力学向前发展。我国的工程地质界在上述认识的基础上，通过几十年的努力，目前基本上已形成了一门以研究岩体稳定性为主要任务的新学科——岩体工程地质力学。岩体工程地质力学认为，岩体稳定问题主要是一个岩体结构问题。

应力状态也很重要，但它的作用还是要通过岩体结构的力学效应表现出来。岩体结构是在长期地质历史中，经过岩石建造、构造变形和次生蜕变形成的一种地质结构，因此，必须在地质力学背景研究的基础上认识岩体结构。为了做好岩体稳定性评价，必须引进数学力学分析方法和物理力学测试技术。在岩体结构分析中，要考虑应力状态和荷载的作用，在进行力学分析中要注意应力分布受岩体结构的影响，以及分析方法是否和岩体结构特性相适应，岩体工程地质力学的理论和方法已经引起国内外工程地质界的重视，在我国已经开始得到承认并广泛应用于工程实践中。

一、岩体稳定性的影响因素

如前所述，岩体的稳定性主要取决于岩体的结构特征，但除此之外，还有众多因素也都对岩体的稳定性有不同的影响。可以把岩体稳定性的因素归纳为4个方面：岩体所在位置周围地质环境的稳定性、岩体本身的特征和岩体中地下水的作用、岩体中初始应力状态及所受的工程荷载、工程施工及运营管理水平。

1. 地质环境的影响

岩体所在位置周围地质环境的稳定性对该环境内的岩体稳定性起宏观控制作用。地质环境的稳定性包括区域稳定性、山体稳定和地面稳定性。

区域稳定性最重要的是指该地区地壳的构造活动性，特别是新构造运动的强烈程度和由构造断裂引起的地震活动性。有的地区断裂活动比较微弱，地震少而烈度低，地壳稳定性较好，从区域稳定性来评价应属稳定地区，对建筑物危害较小。另外一些地区新构造运动强烈，表现为地壳的上升或下降，近期沉积物的褶皱与断裂，甚至发生强烈地震，则地壳处于不稳定状态，在这种地区修筑工程建筑物，岩体是难于保持稳定的。由于地震活动对工程建设的危害比一般的构造活动更大，因此地震活动性是区域稳定性评价的主要内容。

山体稳定性对工程岩体的稳定性有直接的影响。例如，某段铁路线穿过某处山体以长隧道通过，仅就隧道围岩的稳定性而言可能是非常良好的，但整个山体是一个巨大断层上盘，河流从底部冲刷，使整个山体沿断层软弱面向河流方向滑动，山体的失稳造成穿过该山体的全部铁路工程报废。山体滑动是山体失稳常见的现象，由于山体失稳导致整个工程废弃的实例是很多的。此外，组成山体的岩石的强弱、构造破碎和风化破坏程度、地下水对整个山体的化学侵蚀、机械破坏等，也是评价山体稳定性的重要因素。

地面稳定性问题，主要是地表大面积下沉、开裂及陷落等现象。这一类大面积地面失稳常常是由于人类地下采掘活动，例如采矿、抽水、采油、采气等活动造成的。随着人类地下采掘活动的规模越来越大，地面稳定性问题必将日益突出。在地面失稳地区进行工程建设，必须弄清地面失稳对工程岩体稳定性的影响。

总之，在工程建设中，首先要解决岩体地质环境稳定性问题，力求在选址阶段对区域、山体、地面的稳定性有正确的认识，避免把一些重大工程置于不稳定的地质环境之中，然后再去解决工程岩体本身的稳定性问题。

2. 岩体自身特性及地下水的影响

岩体自身特性和岩体中地下水的作用是决定岩体是否稳定的内在因素，是岩体稳定性评价最重要的根据。

岩体本身的特征包括结构体和结构面的特征以及岩体结构特征，其中，最重要的是岩体结构类型和软弱结构面的工程性质，这些内容前面已有叙述。岩体中的地下水一般都是岩体稳定不利的因素，绝大多数岩体失稳都在不同程度上与地下水有关。地下水对岩体进行的各种物理化学作用，如软化、冻胀、溶解、动水压力等作用，大多使岩体强度降低，变形增大，从而导致岩体稳定性降低。这方面的基本概念也已在有关章节中做过介绍。

3. 初始应力状态及工程荷载的影响

岩体中初始应力状态及所受工程荷载是决定工程岩体是否稳定的主要外部因素，是进行岩体稳定评价的重要边界条件。初始应力是天然生成的，工程荷载则是人为设计的。在考虑了地质环境稳定性基础上所选定的工程位置，在天然状态下的岩体一般是稳定的。但是，工程活动使岩体承受了新的工程荷载，改变了岩体中初始应力状态，这种情况下岩体能否继续保持稳定，是各种岩体稳定性评价方法要解决的基本问题。

4. 施工及运营管理水平的影响

岩体稳定性还与工程施工及运营管理水平有密切关系。缺乏足够根据而随意地改变设计、不合理的施工顺序和施工方法、支护工作不及时、缺乏科学的管理等都可能导致岩体失稳。

二、岩体稳定性的评价方法

岩体稳定性的评价方法，近十几年来发展很快。但是，这些方法都还不很成熟，不够完善，各种方法各有其优缺点和应用条件。因此，应当尽可能采取多种方法结合使用，互相检验和补充。当前应用比较广泛的是定性分析法、定量分析法和试验分析法。

1. 定性分析法(www.daowen.com)

定性分析法是传统的工程地质学的研究方法，仍是岩体稳定性评价的基本方法。用这种方法取得的定性分析成果和经验数据，仍应成为进一步定量分析岩体稳定性的基础和指导性资料。定性分析法包括工程地质类比法和工程地质分析法。

工程地质类比法 工程地质类比法是工程地质学最常用的方法。它是根据对天然岩体的稳定性及已建工程岩体的稳定性进行大量的统计研究，与待建工程岩体的各种相应条件进行对比，从而确定待建工程岩体稳定性的方法。通常，在大量统计研究的基础上，各工程部门根据本部门的需要，制定出一系列的数据表，为不同地质条件下保持工程岩体稳定提出了可供参考使用的重要参数数据，例如边坡的坡度、高度，地下洞室的形状、衬砌厚度和支护要求，地基容许承载力等。由于表中给出的各种地质条件是有限的几个，不可能很全面，待建工程岩体的地质条件又很难与表中规定的条件完全相同，所以，表中数据只能作为重要的参考资料，只有在没有条件进行任何其他方法的定量评价时才不得不采用。

工程地质分析法 工程地质分析法是从现场工程地质勘测着手，对测绘和勘探以及必要的试验和观测资料进行工程地质分析，从而判断岩体的稳定性。这种方法的优点是对影响岩体稳定性的各种因素，特别是工程地质条件各方面因素考虑得比较全面；据以分析问题的各种资料都是实地勘测所得，比较符合现场岩体实际情况。缺点是提供的定性分析多，定量分析少。近二十多年来，地质力学在岩体稳定性评价中的应用日益得到发展。地质力学分析方法的基本内容可包括3个方面：一是根据破裂结构面的力学性质评价结构面的工程性质。例如从结构面抗剪强度来看，张性结构面较大，压性结构面其次，扭性结构面较小；变形模量则是压性面大于扭性面，扭性面大于张性面；透水性是张性面最大，扭性面居中，压性面最小。二是应用构造体系的理论确定结构面的组合、结构体的形式等岩体结构特征。三是根据构造配套恢复区域的构造应力场，为了解岩体中的天然应力状态指明方向。

2. 定量分析法

定量分析法是当前发展较快、使用比较广泛的一种方法，也是进行岩体稳定性定量评价的主要方法。虽然这种方法尚不成熟，用于岩体稳定性分析还缺乏严密、系统的理论，但却代表着岩体稳定性评价方法的一个重要发展方向。定量分析法包括极限平衡法、力学解析法和数值计算法。

极限平衡法 一般采用图解分析与结构受力计算相结合的方法，即用赤平极射投影图解及实体比例投影图解确定岩体中各种结构面的组合关系，并求得可能失稳块体的位置、产状、大小及可能的失稳形式。然后根据极限平衡理论，计算可能失稳块体在可能失稳方向上的安全系数 K（抵抗失稳的力与造成失稳的力之比）。K＞1 为稳定，K＜l 为失稳，K＝l 为极限平衡状态。此方法也称岩体稳定的结构分析法。

力学解析法 力学解析法是用特定边界条件下弹塑性力学的理论解来研究岩石的应力、应变、位移等力学行为的解析方法，如集中力作用下地基应力分布、圆形隧洞围岩的应力与位移分析等。力学解析法一般局限于连续介质的岩体，并且边界与受力条件简单情况。

数值计算法 数值计算法主要是指有限单元法。有限单元法是把被分析的岩体理想化为有限单元的组合体。各个单元之间通过若干个节点联结起来。假定单元体之间力的传递都是通过节点的，而且各单元之间保持着彼此互不分离又互不重叠的协调变形。每一个小单元体，各以其自身的力学参数（γ、E、μ、c、φ等）加以描述，视为是均质的；整个岩体用不同特性的单元加以离散化，将整个岩体的力学特征视为组成该岩体的各个小单元力学特征的总和。这样既方便地处理了岩体的非均质问题，又可得到整个岩体的力学平衡关系。

这种方法不仅可以模拟连续的弹性与弹塑性岩体，而且也可以解决块状、层状等不连续岩体的稳定性评价问题，甚至还可以用来分析流变等问题。其他的数值计算法还有边界单元法和离散单元法等。

3. 试验分析法

试验分析法主要是指模型试验法与模拟试验法，常用的有相似材料模型试验、光弹性模拟试验及离心模型试验3种方法。模型模拟试验是在相似理论的基础上，用人工制造的模型和受力条件去模仿实际的工程岩体原形及实际的受力条件，通过室内模拟试验观察人工模型的稳定性来评价实际岩体的稳定性。这种方法，由于能够在模型的制作和试验中尽可能地考虑岩体的各种地质条件和受力状态，并使之与实际情况尽量接近，所以它是一种比较直观的方法，有时能够解决目前理论分析中尚不能解决的问题。目前限于试验条件的要求，试验研究远不如前述两种方法普及，但国内外重大工程的岩体稳定性评价工作都已把它列为一项重要的内容。

三、岩体稳定性的结构分析法

前已提及，岩体的破坏往往是一部分不稳定的结构体沿着某些结构面拉开，并沿着另一些结构面向着一定的临空面滑移的结果，这就揭示了岩体稳定性破坏所必须具备的边界条件（切割面、滑动面和临空面）。所以，通过对岩体结构要素（结构面和结构体）的分析，明确岩体滑移的边界条件是否具备，就可以对岩体的稳定性做出判断。这就是岩体稳定的结构分析的基本内容和实质。其分析步骤大致如下：

首先对岩体结构面的类型、产状及其特征进行调查、统计、研究。

其次对各种结构面及其空间组合关系以及结构体的立体形式进行图解分析。

最后，根据上述分析，对岩体的稳定性做出评价。

调查统计结构面时，应和工程建筑物的具体方位联系起来，按一般野外地质方法进行。对被多组结构面切割的岩体，要注意分清主次和结构面相互间的组合关系，再逐一量测，这样才能比较充分地表达出结构体系的特征。

岩体结构的图解分析，在实践中多采用赤平极射投影来进行，赤平极射投影的基本原理及作图方法见附录Ⅰ。

【专业词汇】 岩体、结构面、结构体、岩体稳定。