巖石在外力或其他物理因素（如溫度、濕度）作用下發生形狀或體積的變化。不僅小的巖塊，就是整個地殼巖體在力的作用下也會不斷變形，地殼目前的蠕變速率一般為10-16／秒，西藏高原和喜馬拉雅山以每年幾釐米的速率上升。地殼變形急劇的地方會產生斷層、褶皺等。工程巖體往往因為變形過大，導致失穩。因此巖石變形特性是巖石力學研究的重要內容之一。研究的重點是巖石的應力－應變－時間關係。中國學者在巖石變形形，尤其是巖石流變研究方面起步較早，占有重要地位。
巖石的流變和擴容 在應力作用下，巖石中的微觀和宏觀結構的滑移、位錯、形變都遵循隨時間而變化的規律，因此巖石是一種流變體。巖石流變主要包括兩個內容，即蠕變和松弛。在恒定的應力作用下，巖石的變形隨時間不斷增長的現象稱為蠕變。在恒定的應變條件下，巖石中的應力隨時間而減少的現象稱為松弛。在外力超過一定的強度（即長期強度）以後，巖體會喪失穩定性，因此工程上必須研究建築物的長期穩定性。目前，國內外很重視對巖石的流變研究。
巖石擴容是指在偏應力作用下，當應力達到某一定值時，巖石的體積不但不縮小反而增大的一種力學現象。例如在地震前，震中附近地殼表面的巖體發生膨脹，就是一種擴容現象。另外，在膨脹巖中開挖地下工程時，圍巖向內移動和產生破壞就是由於巖石的吸水膨脹和在偏應力作用下產生擴容的綜合作用造成的。近年來，擴容已成為巖石力學研究的主要課題。
彈性變形和塑性變形 一般認為，在外力除去以後，巖石恢復到受力前的體積和形狀的變形叫巖石的彈性變形，不能恢復的叫塑性變形(又稱永久變形或殘餘變形)。巖石的總變形應視為彈性變形和塑性變形之和。試驗表明，大多數巖石在加載過程中，應力-應變呈非線性關系，在卸載（即使是荷重很小的卸載）過程中，也會出現不可逆的塑性變形。
巖塊的變形性質 通常是將巖塊置於單軸壓縮條件下進行試驗，以獲得它的變形性質。圖1是粉砂巖的試驗結果。用普通壓力機，隻能得到巖樣破壞以前的應力-應變(或變形)關系曲線，用近年研制成的“剛性壓力機”還可得到破壞後的資料。利用這些試驗結果，可以研究巖樣的應力-應變全過程，闡明破壞機理和變形特性。
天然巖體常處於三向應力狀態，因此也常在室內用三軸試驗來研究周圍壓力對巖石變形的影響。試驗表明，在圍壓較低的情況下，巖石往往呈脆性破壞，變形較小。圍壓超過一定程度以後，巖石表現出塑性流動性質，變形較大。
一般巖塊由於包含的裂隙少，在同樣受力條件下，所得變形遠較裂隙巖塊的變形小。對於工程設計，一般應用野外巖體試驗所得的變形參量。
巖體的變形性質 現場巖體的變形主要受巖體中包含的各種地質界面即結構面的控制，另外巖體中的應力也對變形有重要影響。當巖體承載時，變形的大部分表現為結構面的閉合和沿結構面的滑動，堅硬巖塊本身的變形僅占次要地位。因此巖體的應力－應變關系曲線也遠較巖塊復雜。據研究，在現場加載條件下，典型的巖體應力-變形曲線（即σ-W曲線）如圖2所示。圖中I線為應力和變形呈線性關系；Ⅱ線表明加載的前一階段為裂隙閉合階段，後一階段可視為線性關系；Ⅲ線說明在壓力作用下，巖體逐漸屈服；Ⅳ線與Ⅱ線相似；Ⅴ線與Ⅲ線相似；Ⅵ線表示在較小的應力作用下，巖體出現負變形，是其中封閉應力釋放的結果。
巖體的卸載變形主要表現在開挖地下洞室時圍巖的回彈和松動。在巖體中挖洞時，由於原來巖體的受力狀態發生變化，巷道周圍的巖體即圍巖會產生回彈區（圍巖應力釋放所涉及的范圍）和松動區（圍巖松動所涉及的范圍）（圖3）。當其他條件相同時，地下工程的側墻往往會形成塑性楔體，首先向內變形或破壞，進而危及整個圍巖的穩定性。巖體在卸載作用下的變形規律目前仍研究得不夠深透。對於地下工程，常在現場佈置儀器觀測圍巖變形與時間的關系。
濕度、溫度等對巖石變形的影響 巖石變形除有時間效應外，濕度、溫度等對巖石的變形也有影響。濕度的影響一方面表現在隨含水量的增加，強度降低，變形加大，更重要的是某些含親水性礦物的巖石遇水後會產生膨脹變形和膨脹壓力，給工程帶來危害。溫度的影響主要表現在高溫條件下，巖石可產生很大的塑性變形。此外，應力施加速率、載荷性質（如動載荷或靜載荷）等也對巖石的變形有影響。
試驗研究 可在室內和野外進行試驗和監測。室內試驗一般用單向壓縮或三向壓縮的方法進行。往往與巖石強度試驗一起進行。野外試驗有多種方法，如承壓板法、水壓法、鉆孔膨脹計法等。各種方法的實質都是：在不同條件下，向巖石加載，然後測定相應的變形和變形隨時間的變化，即可獲得應力-應變關系或應力-應變-時間關系曲線以及相應的變形參量。無論在室內或野外，還可以用動力法，即通過測定地震波或聲波在巖石中的傳播速度來換算彈性常數。對於各向異性巖體和破碎巖體可用聲波法探測其結構。
對於工程巖體，通常在建築物地基、地下工程圍巖以及邊坡內埋置各類儀器，對巖石的變形進行長期觀測和監控。對於地殼巖體可用遙感和大地測量的方法，研究其變形規律。
參考書目
陳宗基：地下巷道長期穩定性的力學問題，《巖石力學與工程學報》，Vol.1，No.1，1982。
米勒主編，李世平等譯：《巖石力學》，煤炭工業出版社，北京，1981。(L.Müller，ed.，Rock Mechanics)，Springer-Verlag，Wien，1974.)