学者们研究岩石破裂失稳问题，涉及的尺度不外乎微观、细观、中观与宏观等。是否从微观、细观尺度弄清楚了岩石的力学性质，就能从整体上把握岩石的失稳行为与演化规律呢？答案是不能，因为岩石是非均匀介质，其变形破坏行为具有非线性特征，即使对岩石每个局部的几何及力学性质搞明白了，对其整体力学行为的认识或许还是一笔糊涂账。整体不等于局部之和，非简单叠加的关系。

学者们在实验室内已做过不同尺度样品的试验，以寻求模量、强度与尺寸间的关系。对同一种样品，貌似定量实则定性的统计关系已经找到，但找到的关系不能外推到其它岩石。即使是同一种岩样，如花岗岩，由于其赋存环境不同，在不同地点取样，试验数据的统计关系也不相同。这样，即使做了大量的试验研究，仍未找到模量、强度与尺度间的本质定量关系，具有普适性的规律仍待挖掘。

是否对此问题“山重水复疑无路”了呢？我看未必。确实，岩石的力学性质与介质本身的特性有关，也与尺度本身有关，貌似没有规律性。但若从比值上研究，如从应力比或应变比上探索，或许会发现共性规律。

已有研究表明【1】，裂纹起始应力（弹性极限应力）、裂纹成核应力（起裂应力）与峰值强度的比值，分别约为40%和80%（图1）。这说明，应力比值有较强的规律性。我们进一步的研究表明（图2），应变比对岩石的均匀性不敏感，要优于应力比或能量比。

值得注意的是，加载速率对岩石力学性质有显著影响。若从室内试验得到的规律运用于地质灾害预测研究，岩样三轴压缩试验必须保持一个极低的加载速率，才可能得到可靠的结果，因为地质灾害（除岩爆外）的演化过程非常缓慢。

图2  峰值强度点与起裂应力点对应的应变、能量之比

与岩石均匀性指标的关系

地质灾害如岩爆、崩滑、强震等，其孕育尺度从米级、几十米级数百米级到数千米级，其是否存在一个共同的演化规律呢？我们的研究表明确实如此，从应变比出发发现的一个规律已得到了诸多实例的证实。

参考

【1】M.Cai, P. K. Kaiser, et al., Generalized crack initiation and crack damage stress thresholds of brittle rock masses near underground excavations, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 41(2004), 833-847.