岩体强度是指岩体抵抗外力破坏的能力。和岩块一样，也有抗压强度、抗拉强度和剪切强度之分。岩体是由各种形状的岩块和结构面组成的地质体，因此其强度必然受到岩块和结构面强度及其组合方式（岩体结构）的控制。一般情况下，岩体的强度既不同于岩块的强度，也不同于结构面的强度。但是，如果岩体中结构面不发育，呈整体状或完整结构时，则岩体强度大致与岩块强度接近。对于裂隙岩体来说，其抗拉强度很小，工程设计上一般不允许岩体中有拉应力出现，加上岩体抗拉强度测试技术难度大，所以目前对岩体抗拉强度的研究很少。下面主要讨论岩体的剪切强度和压缩强度。

5.4.5.1　岩体的剪切强度

岩体内任一方向的剪切面，在法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力，称为岩体的剪切强度。原位岩体剪切试验是确定剪切强度最有效的方法。目前普遍采用的方法是双千斤顶法直剪试验。该方法是在平巷中制备试件，并以两个千斤顶分别在垂直和水平方向施加外力而进行的直剪试验，其装置如图5-33所示。试件尺寸视裂隙发育情况而定，但其断面面积不宜小于50×50cm2，试件高一般为断面边长的0.5倍，如果岩体软弱破碎则需浇注钢筋混凝土保护罩。每组试验需5个以上试件，各试件的岩性及结构面等情况应大致相同，避开大的断层和破碎带。试验时先施加垂直荷载，待其变形稳定后，再逐级施加水平剪力，直至试件破坏。

通过试验可获取岩体剪应力（τ）-剪位移（u）曲线、法向应力（σ）-法向变形（W）曲线及剪切强度曲线，由此则可得到岩体剪切强度参数cm、φm值（图5-34）。

图5-33　岩体剪切强度试验装置示意图

1.砂浆顶板；2.钢板；3.传力柱；4.压力表；5.液压千斤顶；6.滚轴排；7.混凝土后座；8.斜垫板；9.钢筋混凝土保护罩

岩体的剪切强度主要受结构面、应力状态、岩块性质、风化程度及其含水状态等因素的影响。在高应力条件下，岩体的剪切强度较接近于岩块的强度，而在低应力条件下，岩体的剪切强度主要受结构面发育特征及其组合关系的控制。

由于作用在岩体上的工程荷载一般多在10MPa以下，所以与工程活动有关的岩体破坏基本上受结构面特征的控制，致使岩体一般都具有各向异性。即沿结构面产生剪切破坏时，岩体剪切强度最小，近似等于结构面的抗剪强度；而横切结构面剪切时，岩体剪切强度最高；沿复合剪切面剪切（复合破坏）时，其强度则介于以上两者之间。

因此，一般情况下，岩体的剪切强度不是一个单一值，而是具有一定上限和下限的值域，其强度包络线也不是一条简单的曲线，而是有一定上限和下限的曲线族。其上限是岩体的剪断强度，一般可通过原位岩体剪切试验或经验估算方法求得，在没有资料的情况下，可用岩块剪断强度来代替；下限是结构面的抗剪强度。

5.4.5.2　岩体的压缩强度

岩体的压缩强度可分为单轴抗压强度和三轴压缩强度，通常采用原位单轴压缩试验和三轴压缩试验来确定。这两种试验也是在平巷中制备试件，并采用千斤顶等加压设备施加压力，直至试件破坏。采用破坏荷载来计算岩体的单轴或三轴压缩强度。

由于岩体中包含有各种结构面，给试件制备及加载带来很大的困难；加上原位岩体压缩试验工期长、费用高，一般情况下难以普遍采用。所以，长期以来，人们一直在探索用一些简单的方法来求取岩体的压缩强度。

对于那些结构面组数多且发育相对较密集的裂隙岩体，由于岩体在这些结构面切割下较破碎，因此可将裂隙岩体概化为各向同性的准连续介质，建立岩体强度与地质条件某些因素之间的经验关系，并在地质勘探和地质资料收集的基础上用经验方程对岩体强度参数进行估算。广义Hoek-Brown方程最为广泛使用。(www.daowen.com)

Hoek和Brown（1980）根据岩体性质的理论与实践经验，导出了最初计算裂隙岩体强度的经验方程。后期经Hoek等的修改，提出了广义Hoek-Brown方程：

图5-34　cm、φm确定示意图

图5-35　岩体地质强度指标GSI定量描述

表5-14　岩体扰动因子D的建议值

据Hoek等，2002

这种方法实质上是用某种简单的试验指标来修正岩块强度，作为岩体强度的估算值。实际上，节理裂隙等结构面的存在削弱了岩体的完整性，降低了岩体强度，反映在声波速度上则表现为结构面越发育，岩体的纵波速度越低，而小试件的岩块因含裂隙少纵波速度比岩体大。因此，可用两者的比值来反映岩体裂隙的发育程度，进而间接地反映岩体的强度。