地下工程围岩的力学特性研究是确保隧道、矿井以及其他地下结构安全稳定设计与施工的基础。本篇综述旨在深入解析围岩的力学特性，特别是其强度特性，即在特定荷载作用下岩石所能承受的最大应力值，此乃延时强度的定义所在。本文将围绕单轴抗压强度、三轴抗压强度、抗剪强度及抗拉强度四个方面进行详细阐述，并结合岩石应力应变曲线的特征，揭示其在地下工程中的重要性。
1. 单轴抗压强度
顾名思义，岩石的单轴抗压强度指的就是岩石承受一个方向的力所表现出来的这个强度。它的计算公式如下：
P就是它承受的最大的一个力，A就是它的这个截面的面积。通常来说，岩石的单轴抗压强度是通过岩石单轴压缩机去进行一个测试，这个就是一个典型的延时单轴压力机。首先就是把试件放到压力机的下边，在事件上面布置一些个测定它变形的一个设备，上下进行一个压缩，就可以得到它的这个单轴抗压强度。
单轴抗压强度是岩石力学研究中最为基本的指标之一，它在测试过程中，采用岩石单轴压缩机，通过上下对试件施加均匀压力直至破坏，从而获取岩石的极限承载能力。该强度受岩石内部结构、矿物组成及孔隙率等因素影响，破坏模式主要包括单剪切面破坏、共轭剪切破坏及劈裂破坏。计算公式P/A（P为最大承受力，A为试件截面面积）直观反映了单轴抗压强度的物理意义。
最主要的破坏形式：
单斜面剪切破坏或X状共轭斜面剪切破坏
2. 三轴抗压强度
岩石在单轴作用下，通它的破坏形式通常表现为以下三个。第一个就是这种单剪切面的一个破坏，一般你的压力越大，强度越大，它的这个角度也就越大。第二种破坏形式是这两个剪切面相互交叉形成一个共轭破坏。另外一个就是你的这个岩石，他表现出比较明显的这种劈裂型的这一个破坏，主要是这三种形式。就是岩石的这个三轴抗压强度，顾名思义它是在三个方向受到力的时候，它的这个强度。根据这个实验的形式不同，三轴的强度它可以分为这种长规的三轴，还有一个真三种。
所谓的常规三轴，就是目前是比较常用的一种测试三轴压力的这个手段。它是通过一个液压油缸来给他施加这种常规的三轴压力。这种常规三轴它实际上是一种假三轴。为什么说是假三轴呢？就是因为它在实验的过程当中，它的围压通过油压进行施加，不能够进行差别的这种施加压力。他的围压都是一样的，都是相等的，只有这个轴压发生变化。所以说它是一个假三轴。
这个就是一个典型的三轴压力机的液压的一个油缸试件就放到这个里面。事件在放进去之前，要通过一定的这个热缩管给他包裹。包裹之后再施加一些个测量变形的设备来给它进行一个压缩。就是不同的围压作用下，它的他的这个变形，通过这个图大家也能看出来，随着这种压力的增加，它的强度在不断的增加，而且它的曲线不断地变的这种平滑。这个就是岩石在常规三轴作用下表现出来的这个性质。
然后就是这个真三轴。真三轴相对于假三轴来说，它就可以三个不同的方向，我可以施加不同的压力。大家可以看一看，这个就是一个典型的一个三真三轴压力。他在三个方向当中都可以施加不同的力。这样的话就跟咱们实际的地下工程条件是基本上是一样的。在事件上在辅助增加一些个这种测试的这种设备来给他进行提取。然后就是岩石的抗剪强度，顾名思义它就是在剪切力的作用下所能够承受的最大的这种剪应力。根据实验方法不同，应用最多的就是直剪仪压剪和角膜压剪两种实验方式。
相较于单轴测试，三轴抗压试验更贴近地下工程中岩石的实际受力状态。常规三轴实验中，围压和轴向压力通过液压系统同时施加，但围压固定不变，仅轴压变化，故得名“假三轴”。而真三轴测试则能独立控制各个方向的压力，更符合实际工程中多向应力状态，其结果更为准确。三轴测试的破坏形态多样，包括塑性流动、剪切破坏等，反映了岩石在复杂应力环境下的响应。
3. 抗剪强度
岩石的抗剪强度是指岩石在剪切力作用下所能承受的最大剪应力。实验上，直剪仪压剪和角膜压剪是常用的测试方法。直剪仪通过将岩石夹持在两块混凝土板之间施加剪切力；而角膜压剪则将岩石按特定角度放置，施加垂直力产生剪切破坏，实验数据需考虑角度因素进行修正。抗剪强度是评估岩石层间滑动稳定性的重要参数。
大家看到的这个就是直剪仪压剪的一个实验。他就是把一个岩石上下通过浇筑混凝土的方式给它浇筑，浇筑之后，然后放到这个实验设备当中，上下互相的推。这样的话，把这个岩石进行一个剪切破坏，最终得到他的一个剪切，这个就是角膜压剪破坏。这角膜压剪破坏就是把岩石给他按一定的角度放置，他的这个模具，也是按照这个角度去给他进行放置。上下施加一个力，施加一个垂直力，然后给他一个压剪破坏。它在计算的时候，就要考虑你的这个角膜他这个角度，把这个垂直力给他换算成这种垂直于你事件表面的那个力，来给他再进行一个强度的计算。这个就是岩石抗剪强度两种最常见的这种方式。
4. 抗拉强度
最后就是岩石的这个抗拉强度，顾名思义，就是在拉力的作用下，它的这个强度。由于咱们这个岩石它是一种脆性的一种材料。如果说你想给他直接给他进行拉剪破坏的话，就要在两端给他施加一个很大的一个力，把给他把住岩石，防止这个实验过程当中脱落。但实际上你再给它把住两端的时候，实际上它两端可能就会发生这种破坏。进而你再拉的时候，表现出的这个强度并不是一定是他的这种抗拉强度。所以说目前常用的就是这种巴西劈裂实验。
岩石作为脆性材料，直接测试其抗拉强度较为困难，因为岩石在拉伸过程中易于沿薄弱面发生断裂。因此，巴西劈裂实验成为测量岩石抗拉强度的标准方法。该实验通过将岩石样品制成圆盘状置于半圆形夹具中，从两侧施压直至岩石沿径向裂开，通过分析裂纹扩展过程及最终裂纹长度，利用特定公式计算出抗拉强度。
5、岩石的应力应变曲线
岩石的应力应变行为可通过典型的应力应变曲线来描述，该曲线分为四个显著阶段：AB段表示孔隙压密阶段，岩石内部的微小孔隙闭合，曲线出现下凹；BC段为弹性变形区，岩石在此阶段表现出线性关系，仅有微小裂隙形成；CD段代表塑性变形阶段，裂隙逐步扩大并连通，岩石强度开始衰减；超过峰值点后，岩石强度迅速降低，对应于裂隙完全贯通后的快速破坏过程。这一曲线全面展示了岩石从初始加载到最终破坏的力学响应特征。
6、结论
地下工程围岩的力学特性研究对于预测结构稳定性、优化支护设计以及提高施工安全性至关重要。通过深入理解岩石的单轴抗压、三轴抗压、抗剪及抗拉强度，以及其应力应变曲线的特征，工程师能够更精确地模拟地下开挖过程中的围岩行为，采取相应的加固措施，确保工程的安全与持久。未来的研究方向应进一步探索更为精准的测试技术，以及考虑更多复杂地质条件下的岩石力学模型，以适应更加复杂多变的地下工程需求。
