摩擦强度是岩石的一个重要力学参数。地壳断层处的应力状态、地震机理、滑坡体的稳定性以及含有节理断层岩体的力学行为都与摩擦强度有关。Byerlee所作的研究表明，在正应力较高时，岩石最终的摩擦强度（或最大摩擦强度）与岩石类型、滑移面状态以及滑动位移无关，完全由正应力决定，可以表示为
τ=0.85σn σn≤200MPa （6.9）
τ=50MPa+0.6σn200MPa≤σn≤200GPa
式中，τ和σn是断层或节理上的正应力和剪切力［15］。若用主应力表示，则分别是
σ1≈5σ3 σ3≤104MPa （6.10）
σ1≈180MPa+3.1σ3， 104MPa≤σ3≤104GPa
然而在正应力较低时，摩擦强度变动范围很大，并不完全由正应力确定；岩体的断层或节理内常常有泥质夹层，上述J.D.Byerlee定律在工程实际上的应用是有限的。因此确定摩擦强度的试验工作仍然必须经常不断地进行［16，17］。确定岩石摩擦强度的方法很多：单面、双面剪断试验，恒定正应力的直接剪切试验，角模压剪试验，以及恒定围压的常规三轴试验，等等。
Shimamoto T提出卸围压试验法［18］，在一次试验中得到正应力较大范围内岩石的摩擦强度，文献［19］也采用了这种方法。图 6-17 是典型的试验过程。所用的砂岩（tennesse sandstone）试样预制有35°±1°倾角的滑移面，并在静水中浸泡40h。由于试验过程中摩擦面的滑移位移很小，同一岩样可以进行多次试验。该岩样共进行4次试验。
首先增加围压pc至65MPa（图中a至b），然后增加轴向应力（图b至c）。在c点关闭加载马达，其后约15 min岩样发生应力松弛（图中c至d）。然后手动操作压力阀降低围压。围压降低到某一数值时，因岩样不能承载轴向力而发生突然的滑移，使轴向应力降低。这种现象在围压降低的过程d至e中可以发生多次。在应力降低到零之后，可以重复上述过程进行再次试验。图6-18是第二次试验中滑移面上正应力和剪应力的关系曲线。
图6-17 卸围压试验中轴向应力与轴向应变的关系
在常规三轴压缩试验中，岩样预制的滑移面上剪应力和正应力可表示为
τ=（σ1-σ3）sinθcosθ （6.11）
图6-18 滑移面上正应力和剪应力的关系曲线
岩石的力学性质
显然，在轴向应力不变时降低围压，将造成正应力减小而剪切力增加，如图中cd段。当达到摩擦强度时，岩样就发生滑移，使轴向应力降低。这时滑移面上的正应力和剪切力是同步线性降低的，如图中de段。在滑移结束后轴向应力又将保持不变，围压的降低再次造成正应力减小而剪切力增加，重复前述过程，直至围压降低到大气压。总计发生55次滑移，不过越到后面滑移规模越小。滑移面上正应力和剪应力曲线上ij段表示岩样众多的小规模滑移。
图6-19是滑移面上正应力和剪应力曲线的细节。在围压降低时，滑移面上的应力变化是稳定的；而岩样发生滑移时，应力状态的变化非常迅速，f至g之间没有测量点。显然通过选择最初的加载应力，在一次试验中就可以得到许多正应力所对应的摩擦强度。
图6-19 滑移面上正应力和剪应力的关系曲线（局部）
作者曾研究岩样在伺服试验机上破坏之后，轴向压缩破坏或卸围压破坏，轴向承载能力与围压的关系［20］。由于岩样已经完全剪切破坏，因而其轴向承载能力只有通过破裂面之间的摩擦力来维持。比较这一摩擦力与岩样峰值强度的内摩擦力，可以研究岩样屈服过程中的变形特性。在进行常规三轴试验时，岩样是用塑料薄膜或乳胶套包裹密闭的。岩样破坏之后的剪切滑移会产生很大的侧向变形，有时造成塑料薄膜的破损，液压油完全进入破裂面之间，从而极大地改变了岩样内部的应力状态，使其轴向承载能力降低。