前几天，有位“青椒”问我：在相近的加载条件（围岩应力、温度、加载速率等接近）下，保持软岩长期稳定所需的安全系数，是否比硬岩的高？

这既是个有趣的问题，也是个好问题，值得从原理上探究。鉴于此问题对岩石力学同行或有借签意义，故写就这篇文章。

根据裂隙岩样的三轴压缩实验过程曲线（图1.2），可将其变形破坏过程划分为5个阶段（Brace et al.，1966；Martin and Chandler，1994；张倬元 等，2009）：

（1）裂纹压密阶段（OA）：岩样中原有张开的结构面逐渐闭合，充填物被压密，压缩变形具有非线性特征，应力—应变曲线呈缓坡下凹形。

（2）弹性变形阶段（AB）：经压密后，岩样由不连续介质转化为似连续介质，进入弹性变形阶段，该过程长短主要视岩性坚硬程度而定。

（3）稳定破裂阶段（BC）：超过弹性极限以后，岩样内开始出现微裂纹，且随应力差的增大而发展。当应力保持不变时，破裂也停止发展。由于微裂纹出现，岩样体积收缩速率减缓，而轴向应变速率和侧向应变速率均有所增高。

（4）非稳定破裂阶段或累进性破裂阶段（CD）：进入本阶段后，微破裂的发展出现了质的变化。在此阶段，即使加载应力保持不变，破裂仍会不断地累进性发展，即通常某些最薄弱环节首先破坏，应力重分布的结果又引起次薄弱环节破坏，依次进行下去直至整体破坏。体积应变在点C由收缩转为膨胀，该点为体积膨胀点，其对应的应力称为损伤应力或长期强度。

（5）峰后阶段（DE）：岩样内部的微破裂面发展为贯通性破裂面。在此阶段，岩样承载力迅速降低，变形破坏继续发展，直至岩样被分离成相互脱离的块体而完全破坏。

图1 三轴压缩下岩样的变形破坏过程示意图（据张倬元等（2009）修改）

由上述简介知，自岩石体积膨胀点起，即使施加的荷载不再增加，破裂仍会自发进行，直至整体（宏观）破坏。因此，要保持岩石的长期稳定，施加到其上的应力不应超过长期强度。鉴于在实际应用中，实验结果一般给出峰值强度参数，故可定义峰值强度与长期强度之比为安全系数。当安全系数足够大时，可保证施加到岩石上的应力低于长期强度；这样，就能确保岩石处于长期稳定状态。

大量的岩石力学实验结果表明，在相近的加载条件下，硬岩的长期强度与峰值强度之比，通常大于软岩的比值。例如，不少实验结果给出：硬岩的比值约为80%，而软岩的比值约为50%。因此，从岩石力学原理上看，在相近的加载条件下，保持软岩长期稳定所需的安全系数，一般应比硬岩的高。

参考（略）

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