[科普中国]-岩体块体理论

岩体块体理论(Rock mass theory)是指将岩体视为由大量岩块构成的集合体，并对其进行平衡稳定分析的理论。由于各种结构面(软弱夹层、裂隙、节理等)的存在，岩体并非一个均质的整体，而是被结构面切割成形态各异的岩块的集合体。

简介岩体块体理论(Rock mass theory)是指将岩体视为由大量岩块构成的集合体，并对其进行平衡稳定分析的理论。

结构由于各种结构面(软弱夹层、裂隙、节理等)的存在，岩体并非一个均质的整体，而是被结构面切割成形态各异的岩块的集合体。

状态在自然状态下，这些空间块体处干静力平衡状态。当进行边坡、地基以及地下洞室的人工开挖，或对岩体施加新的荷载后。使暴露在临空面，上的某些块体失去原始的静力平衡状态，因而造成某些块体首先沿结构面滑移、失稳，进而产生连锁反应，造成整个岩体工程的破坏。由于结构面相对薄弱，一般会首先破坏，块体理论就是基于岩体的这一破坏特点，于20世纪80年代发展并完善起来的一种岩体工程稳定分析方法。它根据岩块的拓扑结构研究其有限性和可动性，再由可动岩块的静力平衡条件找出关键岩块，评价其稳定性1。

基本定理块体理论中有两个基本定理，即有限性定理和可动性定理。

（1）有限性定理 设某凸块体由几个半空间的交集构成, 平移各半空间面使之通过坐标原点而形成楼锥。若棱锥为空集，则相应的凸块体有限;反之,凸块体为无限。

（2）可动性定理 若由结构面和临空面共同构成的块体锥有限，而仅由结构面构成的裂隙锥无限，则相应的块体可动。

理论核心块体理论的核心就是找出临空面上的关键块体。所谓关键块体，即在外荷载和块体自重作用下，由于滑移面上的抗剪强度不足以抵御滑动力而将失稳的块体。在块体理论中先运用有限性定理判别块体是否有限，运用可动性定理判别块体是否可动。然后对可动块体进行力学分析，进一步判断哪些块体是真正的关键块体。

优点块体理论概念清楚，方法简单，运用起来十分方便，适合于块状结构岩体的稳定分析。在边坡和洞室工程中，可用来选择最优的边坡走向和倾角，优选洞轴线方向和断面形状，确定不稳定岩块的坍塌形式及加固措施的固力。对采矿工程，可选择最优开挖方向，以求最佳开挖效果。

缺点它的不足之处是只考虑了岩块的平衡条件，没有考虑岩块和结构面的变形。在块体理论的基础上，又先后出现了一些分析岩体稳定性问题的方法，如块体单元法和DDA(非连续变形分析)法等2。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学