如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ

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岩体力学参数确定的方法岩体力学参数的确定方法在岩石工程实践中，首先需要了解作为研究对象的工程岩体的力学性质，并确定其特征参数。

岩石力学参数的合理确定一直是岩石力学研究和发展的难点之一。

在应用工程力学领域，如果完整地使用经典理论力学的连续性假设和定义，就会存在理解上的问题。

必须考虑假设的合理使用范围和每个物理量的适用定义。

本文讨论了地下岩体工程中根据不同的重点确定岩体参数的方法。

1、确定岩体参数的传统方法地下巷道、硐室开挖后，围岩产生应力重分异作用,径向应力减少,切向应力增加,并且随着工程不断推进,岩体应力状态不断改变。

巷道、硐室围岩处于“三高一扰动”条件下,岩体表现的力学特性是破坏条件下的稳定失稳再平衡过程。

围岩体处于一种拉压相间出现的复杂应力状态。

该类工程岩体的力学参数的确定要进行岩体的卸荷试验研究,且要依据现场工程实际条件进行卸荷条件下的应力、渗流与温度三场耦合试验研究。

需要进行循环加卸载条件下的岩体力学特性研究,进而获得岩体的力学参数特征。

地下巷道和硐室工程岩体力学参数的确定方法如下：(1)三轴应力状态下的卸荷三场耦合力学试验,获得有关参数;(2)进行岩体流变特性试验研究,获得有关岩体的流变参数。

目前在该领域要进行大量的工作,包括设备仪器的研制等,同时还要利用新的计算机技术才会实现。

二．建立力学模型确定岩体力学参数建立工程岩体力学参数模型主要是解决复杂岩体力学参数的确定问题。

为了确定复杂岩体的力学参数，需要将工程岩体视为一个连续模型。

采用确定岩体力学参数的新方法，建立了层状斜节理岩体的力学模型，并进行了力学试验，确定了岩体的基本力学参数。

1．工程岩体力学参数模型目前，关于岩石的力学性质和划分基本上有两种观点：一种观点认为岩石本身是一种连续的非各向异性材料，另一种观点认为岩石是由多晶系统组成的，存在空洞和裂缝等缺陷，这使得岩石本身的结构表现出各向异性和不连续性。

岩体一般被视为不连续介质，但在一定条件下仍满足连续介质力学的基本假设。

内摩擦角
作为岩(土)体的两个重要参数之一的内摩擦角，是土的抗剪强度指标，是工程设计的重要参数。

土的内磨擦角反映了土的磨擦特性，一般认为包含两个部分：土颗料的表面磨擦力，颗粒间的嵌入和联锁作用产生的咬合力。

内摩擦角是土力学上很重要的一个概念。

内摩擦角最早出现在库仑公式中，也就是土体强度决定于摩擦强度和粘聚力，摩擦强度又分为滑动摩擦和咬合摩擦，两者共同概化为摩擦角。

经典的表达式就是库伦定律τ=σtanθ+c
其中，对于黏性土，c不为0
对于砂土，c为0
θ、c可以通过三轴试验得出，（或直剪）。

在不同围压下，得到破坏时的最大主应力和最小主应力，做出应力圆，至少在三种不同的围压下，这样可以做出三个应力圆，作三个圆的公切线，斜率即为内摩擦角。

内摩擦角在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角，在这个角度内，块体是稳定的；大于这个角度，块体就会产生滑动。

利用这个原理，可以分析边坡的稳定性。

内聚力
内聚力又叫粘聚力，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。

只有在各分子十分接近时（小于10-6厘米）才显示出来。

内聚力能使物质聚集成液体或固体。

特别是在与固体接触的液体附着层中，由于内聚力与附着力相对大小的不同，致使液体浸润固体或不浸润固体。

岩石力学和土力学中，τ=c+tanφ,即摩尔剪切理论，c即为内聚力，φ为内摩擦角，τ为摩擦力。

岩体双千斤法顶直剪验指导书一试验目的本试验的目的是通过岩体直剪试验确定岩体的抗剪强度参数（内聚力c、内摩擦角υ）和剪切刚度系数。

测定岩体抗剪强度参数和剪切刚度系数有室内测试和原位测试两种方法，在室内试验中，岩体样本尽管可以通过努力把取样扰动和切样扰动降低到最小限度,但是试样从地层深部取出时因应力释放而引起的扰动是无法避免的，而且精细的取样和试验技术现在还难以普遍推广应用。

而原位直剪试验试体比室内试样大，能包含岩体宏观结构的变化，而且岩体结构没有受到扰动破坏，试验条件接近工程实际情况。

而且原位测试是在原位应力条件下进行实验，不用取样，避免或减轻了对岩样的扰动程度，测定岩体的范围大，能反映微观、宏观结构对岩性的影响，比室内岩块试验更符合实际情况。

二试验原理现场直接剪切试验原理与室内直剪试验原理相同，由于试验尺寸大且在现场进行，能把岩体的非均质性及软弱结构面对抗剪强度的影响更真实地反映出来。

根据库伦破坏准则，有ϕτt a nσ=c+f（2-1）式中，τf——剪切破坏面上的剪应力（kPa），即岩土体的抗剪强度；σ——破坏面上的法向应力（kPa）；c——岩土体的粘聚力（kPa）；υ——岩土体的内摩擦角（°）；依据所测得的τf可推求出相应的c、υ值。

岩体抗剪强度试验在现场可以有各种不同的布置方案，但就剪切荷载施加的方式只有两种，因此，按剪切荷载施加的不同方式，分为两种试验方法：即平推法试验和斜推法试验。

采用平推法和斜推法时，由于剪切应力方向不一样，因此所采用的计算公式也有所不同。

图2.1 平推法与斜推法示意图平推法试验按下面公式计算各法向荷载下的法向应力和剪切应力：σ=P/F （2-2）τ=Q/F （2-3）式中：σ——剪切面上的法向应力，Mpa;τ——剪切面上的剪切应力，Mpa;P——剪切面上的总法向荷载，N;Q——剪切面上的总剪切荷载，N;F——剪切面面积，mm2斜推法试验按下面公式计算法向应力和剪切应力：σ＝P/F＋Qsinα/F （2-4）τ= Qcosα/F （2-5）式中：Q——作用于剪切面上的总斜向荷载，N;α——斜向荷载方向与剪切面之间的夹角;其他符号含义同上文。

内摩擦角φ、和内聚力C取值问题的答疑
岩土工程的发展到今天,准确计算出土体抗剪强度指标的大小对于评估岩土工程的安全性和经济性有着十分重要的意义.土的抗剪强度指标是岩土工程中最重要的参数之一,是合理设计的基石.目前,工程上用的c、φ值,多采用直剪试验获取,存在许多问题.
首先,试验的真实性影响.这个主要是人为因素,勘察市场的混乱往往是利益的驱使,往往是对勘察工作不重视的结果,一方面,市场混乱导致大家皆相互压价,以得取工程,而监理制度出现,又打压了少钻、不钻的现象,无疑将利润指向试验这块小肥肉；另一方面,仪器的精度和试验的个数导致实验数据离散性大,导致试验数据要比经验数据更不科学,所以大家竞相采用经验数据,而忽略试验数据.这就导致快速出试验数据的市场大好.
再者,规范对实验数据的规范不够,说法不一.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011附录E中,要求用内摩擦角标准值和黏聚力标准值；《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012要求有效应力强度指标；《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002又提出了等效内摩擦角的感念以及内摩擦角的折减；其他如水利水电工程地质勘察规范、碾压式土石坝设计规范等都要求抗剪强度计算标准值求取小值平均或概率分布的某个分位值.综上,各种指标和要求,每家规范都有自己的
一个标准,导致工程师在选用上有时难以达到规范要求,有时出于效率要求只给个保守经验值.
最后,以西南红粘土的勘察c、φ值为例管总窥豹,看一下土工试验数据的重要性.西南红粘土c值50～160kPa,但是,以工程中的取值一般都是在30～60不等,一旦取了经验值,就无形中造成了极大的浪费.安全固然重要,但是经济也已登上舞台,过高的施工费用的设计是站不住市场的,更是没有出路.。

碎石土的粘聚力和内摩擦角一、引言碎石土是由颗粒较大的石块、石渣、砾石等组成的土壤，具有较高的排水性和承载力。

而碎石土的粘聚力和内摩擦角则是影响其力学性质和工程应用的重要参数。

本文将从理论和实践的角度，探讨碎石土的粘聚力和内摩擦角的含义、影响因素以及工程应用。

二、粘聚力的定义和影响因素粘聚力是指土壤颗粒之间的吸附力，是土壤颗粒之间的相互作用力。

影响粘聚力的因素主要包括土壤颗粒的形状、颗粒之间的接触面积、颗粒表面的吸附水分等。

粘聚力的大小直接影响着土壤的稳定性和抗剪强度。

三、内摩擦角的定义和计算方法内摩擦角是指土壤颗粒之间的摩擦阻力，是土壤颗粒在受到外力作用时发生相对滑动的能力。

内摩擦角的大小取决于土壤颗粒的形状、颗粒之间的几何结构以及颗粒表面的粗糙程度。

内摩擦角的计算方法通常采用剪切试验和直剪试验等。

四、粘聚力和内摩擦角的关系粘聚力和内摩擦角是碎石土力学性质的重要参数，它们的大小直接影响着碎石土的承载力和稳定性。

一般来说，粘聚力越大，内摩擦角越小，土壤的抗剪强度越高；反之，粘聚力越小，内摩擦角越大，土壤的抗剪强度越低。

因此，在工程设计和施工中，需要根据具体情况来调整碎石土的粘聚力和内摩擦角，以保证工程的安全和可靠。

五、碎石土的工程应用碎石土由于其良好的排水性和承载力，被广泛应用于道路、堤坝和地基处理等工程中。

在道路工程中，碎石土常用作路基和路面的基层材料，其粘聚力和内摩擦角的调整对道路的稳定性和抗剪强度至关重要。

在堤坝工程中，碎石土可用作堤坝的筑坝材料，其粘聚力和内摩擦角的合理选择可以提高堤坝的抗滑稳定性。

在地基处理中，碎石土可以用于地基加固和软基处理，其粘聚力和内摩擦角的调整可以提高地基的承载能力和稳定性。

六、结论碎石土的粘聚力和内摩擦角是影响其力学性质和工程应用的重要参数。

粘聚力和内摩擦角的大小直接影响碎石土的承载力和稳定性。

在工程设计和施工中，需要根据具体情况来调整碎石土的粘聚力和内摩擦角，以保证工程的安全和可靠。

岩石内聚力计算公式
依据现场调查结果，确定在岩体产生大面积剪切破坏时，结构面将占总剪切面的比例，来确定地层综合抗剪强度指标，其计算公式如下：
Φz=(1-ｍ) φy+ ｍφj（式1）
Ｃz=(1-ｍ)Ｃy + ｍＣj （式2）
式中：φz、Ｃz——岩体综合抗剪强度；
Φy、Ｃy——岩块抗剪强度；
Φj、Ｃj——结构面抗剪强度；
ｍ——结构面面积系数，大面积剪切破坏时剪切面上结构面面积与总面积之比。

内聚力编辑内聚力（the cohesion value）又叫粘聚力，是在同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现。

只有在各分子十分接近时（小于10e-6厘米）才显示出来。

内聚力能使物质聚集成液体或固体。

特别是在与固体接触的液体附着层中，由于内聚力与附着力相对大小的不同，致使液体浸润固体或不浸润固体。

岩石力学和土力学中，T=c+otanφ，即摩尔剪切理论，c即为内聚力，φ为内摩擦角，r为剪应力。

2学说编辑通常用内聚力学说（cohesion theory）来解释植物体内水分上运时水柱不断的问题。

相同水分子间，具有相互吸引的力量，称为内聚力。

砂岩的粘聚力和内摩擦角
砂岩是一种常见的岩石类型，其力学性质对于工程和地质方面的应用具有重要的意义。

其中，砂岩的粘聚力和内摩擦角是两个主要的力学参数。

粘聚力是指岩石内部颗粒之间的吸力，也被称为内聚力。

砂岩的粘聚力与其颗粒之间的化学性质、填充物和水分等因素有关，通常在0.1-0.5MPa之间。

内摩擦角是指砂岩颗粒之间的摩擦力大小，也称为岩石间摩擦角。

它通常在20-40度之间，可以用来衡量岩石的承载能力和稳定性。

砂岩的粘聚力和内摩擦角往往是互相作用的，粘聚力越大，内摩擦角也会相应增大。

因此，在工程和地质勘探中，需要准确地测定砂岩的这两个参数，以便进行合理的设计和分析。

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岩石内摩擦角计算公式
理论公式：
1. 棉布公式（Coulomb公式）
φ = arctan(tan(β) + (σ1 - σ3) / (2C))
其中，φ是内摩擦角，β是岩体的倾角，σ1和σ3分别是主应力
和最小应力，C是岩石的内聚力。

Coulomb公式是基于承重力与摩擦力之间的平衡关系推导得出的。

它
假设岩石内部的应力分布为线性的，且摩擦力仅由法向应力产生，忽略了
剪切强度的影响。

经验公式：
2. 贝克公式（Baker公式）
贝克公式是用于软弱岩石的内摩擦角计算的经验公式。

根据贝克公式，岩石内摩擦角的计算公式如下：
φ=30°+V/6
其中，φ是内摩擦角，V是岩石的声波速度。

贝克公式的优点是计算简单、便于实测，适用于软弱岩石，但对于刚
性岩石的计算结果会有一定的偏差。

3.JRC-JCS关系
JRC-JCS关系是由Barton等人提出的一种用于描述岩石刚度和裂纹
间隙性质的经验关系。

根据JRC-JCS关系，岩石内摩擦角的计算公式如下：
φ=(JRC-4)/2
其中，φ是内摩擦角，JRC是裂纹间隙系数。

JRC-JCS关系是针对岩石自然裂隙的性质与内摩擦角之间的关系进行
研究得出的。

通过测量岩石的裂纹间隙系数JRC，可以间接推算出岩石的
内摩擦角。

总结：
岩石内摩擦角的计算公式有许多种，其中最常用的是Coulomb公式。

根据具体的使用对象和情况，可以选择不同的计算公式来估算岩石的内摩
擦角。

应该根据实际情况，结合实测数据和工程经验，综合考虑各种因素，选择适用的计算公式进行计算。

砂岩的粘聚力和内摩擦角
砂岩是一种常见的地质岩石，其力学性质对于地质工程和石油勘探具有重要意义。

其中，砂岩的粘聚力和内摩擦角是两个重要参数。

砂岩的粘聚力指的是砂岩中颗粒之间的粘结强度，是砂岩的抗拉强度的一部分。

粘聚力的大小与矿物成分、孔隙结构、化学胶结等因素有关。

砂岩的粘聚力越大，其抵抗拉伸的能力也就越强。

内摩擦角是指砂岩颗粒间的摩擦力大小，是砂岩的抗剪强度的一部分。

内摩擦角与颗粒形状、大小、表面状态等因素有关。

通常情况下，砂岩的内摩擦角大于其粘聚力，表明砂岩更容易承受剪切应力而非拉伸应力。

了解砂岩的粘聚力和内摩擦角对于预测其力学性质、设计地质工程结构以及石油勘探开采等具有重要价值。

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如何确定岩体的粘聚力c和内摩擦角φ岩质边坡设计计算时经常用到的两个参数：粘聚力c，内摩擦角φ。

岩块的粘聚力c，内摩擦角φ可以直接通过直剪、单轴压缩或三轴压缩试验确定，岩体的粘聚力c，内摩擦角φ《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002第4.5.4条规定：岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以表4.5.4所列的折减系数确定。

表4.5.4 边坡岩体内摩擦角折减系数边坡岩体特性内摩擦角折减系数裂隙不发育 0.90～0.95裂隙较发育 0.85～0.90裂隙发育 0.80～0.85碎裂结构 0.75～0.80这里只给出了边坡岩体内摩擦角的折减系数，而没有提到岩体粘聚力的折减问题。

只有内摩擦角没有粘聚力怎么计算呢？后面的4.5.5条给出了等效内摩擦角的估算方法，用等效内摩擦角自然就不需要用粘聚力。

既然这样，4.5.4条的规定又danuel朋友上传的《三峡库区三期地质灾害防治重庆市江北区陈家馆危岩规划勘查报告》4.1.2.1岩体性质指标的标准值一节中提到“根据《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998第8.3.1和第8.3.3有关规定：岩石物理指标标准值可视为岩体物理指标标准值；岩体内摩擦角标准值可由岩石内摩擦角标准值根据岩体完整性乘以0.80～0.95的折减系数确定；岩体粘聚力标准值由岩石粘聚力标准值乘以0.20～0.30的折减系数确定。

”我手头没有重庆市地方标准《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998因此没有查到其原文，不过从筑龙上下到了重庆地标《工程地质勘察规范》DB50/5005-1998的升级替代版本重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005。

在重庆地标《工程地质勘察规范》DBJ50-043-2005中我没有找到关于由岩块粘聚力和内摩擦角折减估算岩体粘聚力和内摩擦角的内容。

地方规范，不具有通用性，只能参考，1998已经废止，2005中删除了想关的内容，也没有添加新的规定。