1、中华人民共和国行业标准水利水电工程岩石试验规程SL264-2001 条文说明2001北京目次1 总则.(169) 3 基本规定. . . . . . . . (170) 4 岩块物理性质试验.(1 71) 4. 1 含水率试验(171)4.2 吸水性试验(171)4.3 颗粒密度试验.(1 71) 4.4 块体密度试验(172)4. 5 膨胀性试验(173)4.6 耐崩解性试验(174)4.7 冻融试验(174)5 岩块力学性质试验.(1 75) 5. 1 单轴压缩变形试验(175) 5.2 单轴抗压强度试验(175) 5.3 三轴压缩强度试验(176) 5.4 抗拉强度试验(176)5. 5
2、 直剪强度试验(177)5.6 点荷载强度试验(177) 5.7 断裂韧度试验.(1 80) 6 岩体变形试验. . . . . . (182) 6.1 承压板法试验(182)6.2 狭缝法试验.(183) 6.3 单(双)轴压缩法试验(183)6. 4 钻孔径向加压法试验(184)6.5 隧洞液压枕径向加压法试验(184)6.6 隧洞水压法试验 (184) 7 岩体强度试验.(186) 7.1 混凝土与岩体接触面直剪试验(186)7.2 结构面直剪试验(188) 7.3 结构面直剪蠕变试验.(18的7.4 岩体直剪试验(190)7.5 岩体三轴压缩试验 (191) 7.6 岩体载荷试验(19
3、2)8 岩体应力测试.，.0(194) 8.1 孔壁应变法测试 (194) 8.2 孔底应变法测试(195) 8.3 孔径变形法测试. .(195) 8.4 水压致裂法测试(197) 8. 5 表面应变法测试 (200) 9 岩石声疲测试.(202) 9.1 岩块声波测试.02)9.2 岩体声波测试.(202)10 工程岩体观测.(204) 10.1 洞室收敛观测(204)10.2 钻孔轴向岩体位移观测. (205) 10.3 钻孔横向岩体位移观测(囚的10.4 岩体表面倾斜观测(207)10.5 岩体应变观测.(208) 10.6 岩体应力观测.(20的10.7 岩体锚杆载荷观测(210)1
4、0.8 岩体锚杆应力观测(211)10.9 岩体渗压观测.(212) 10. 10岩体声波观测. (214) 附录G试验成果综合整理方法.(215) 1总则1. 0.1 1981年以来，国内水利水电工程均按电力工业部和水利部颁发的DL204一81、SL-81(水利水电工程岩石试验规程及DL5006-92(水利水电工程岩石试验规程(补充部分)进行岩石试验工作。在此期间，国内许多大型水利水电工程相继建成，积累了很多新经验，同时，国内外在岩石试验方面也发展了许多新技术、新方法，上述规程已明显不适应实际工作需要。为统一水利水电工程岩石试验方法，提高岩石试验成果的质量和可比性，特制定本规程。169 3基
5、本规定3.0.2 水利水电工程勘察设计分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计四个阶段，是采用前水利电力部85J水电水建字第33号文大中型水利水电前期工程程序的暂行规定中的阶段划分而定的。3.0.5 岩石试验大纲是试验工作的实施计划。在编制试验大纲前宜进行现场踏勘，以便制定符合实际的试验实施计划。岩石试验工作是与地质勘察和设计方案紧密相联的，随着地质问题的不断揭露和设计方案的不断完善，调整试验布置和工作量更加有利于结合实际，并深入解决工程问题，因此，本条作了允许调整试验大纲内容的规定。3.0.15 进行岩体抗剪强度试验时，其试点的环境条件和岩性应与实际工程建筑物区的环境条件和岩性相似，即受力状
6、态与受力方向应一致，饱水或浸水状态应相似，岩体性状应相似。3.0.22 试验报告应包括下列内容:1 报告正文包括试验目的、试验内容、工程概况、工程地质条件、主要岩石力学问题、试验布置、试验方法、试验数量、试验成果整理与分析、试验最佳值及主要结论等。2 报告附图包括地质图、试验洞(坑、槽)或露头的展示图、钻孔柱状图、试件或试点(体)地质素描图、试验布置图、试验安装图、试验成果曲线等。3 报告编写、校核及逐级审核人员签名。170 4 岩块物理性质试验4. 1含水率试验4. 1. 1 岩石含水率是试件在1051100C温度下烘至恒量时所失去水的质量与试件干质量的比值，以百分数表示。岩石含水率试验主要
7、用于测定粘土类岩石或软弱结构面在天然状态下的含水率。对于不易成型的较松散或松散岩石可采用带有密封盖的试样盒进行测定。4. 1. 5 本试验采用称量控制，将试件反复烘干至称量达到恒量为止。4.2吸水性试验4.2.1 自由吸水法是指试件在大气压力和室温条件下吸水的方法。岩石自然吸水率是采用自由吸水法吸入的最大吸水量与试件固体质量的比值，以百分数表示。岩石饱和吸水率是试件在强制饱和状态下的最大吸水量与试件固体质量的比值，以百分数表示。4.2.2 试件形态对岩石吸水率的试验成果有影响，这和试件与水的接触面积的大小有很大关系。本条规定采用单轴抗压强度(或变形)试件作为吸水性试验的标准试件，只有在试件制备
8、有困难时，才允许采用不规则试件。对不规则试件，除了必须用浑圆形外，还应有一定的质量要求(l50200剖，才可以保证试验成果的精度。4.3颗粒密度试验4.3.1 岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与体积的比值。本规程增补了水中称量法测岩石颗粒密度，主要原因是比重瓶法操作171 太烦琐，不宜作大量的试验，而水中称量法具有可用不规则试件、操作简便、可同时测定岩石的颗粒密度、块体密度、吸水率、饱和吸水率等物理指标的优点。由于水不可能完全充满岩石中的闭合裂隙，致使水中称量法测定的颗粒密度略偏小，但对于中小型水利工程以及大型工程的可行性阶段，甚至初设阶段都是可以满足精度要求的。4.3.2 试件可采用块体密度
9、试验后的试件岩粉，旨在减少岩石不均匀性的影响。实测资料表明，采用粉碎后最大粒径1mm的岩粉，对试验，成果影响甚微，本条规定岩粉必须全部通过O.Z5mm筛孔，是参照了国内外的现行规定。4.3.3 同本规程4.Z. Z条文说明。4.3.6 采用比重瓶法测定颗粒密度时，岩粉的烘干时间可根据不同岩石而定，坚硬岩类68h，粘土岩类810h。4.3.8 不同温度下纯水的密度可按本规程附录C中表C.O. 3-1 的规定取值。采用煤油作试液时，煤油的密度按下式计算:， mj_-m3 。-fw mj一-m3 式中po一煤油密度，g/cm3;Pw一一纯水密度，g/cm35mj一一瓶和煤油总质量，g;mj一一瓶和纯
10、水总质量，g;m广一-比重瓶质量，g。4.4块体密度试验(1) 4.4.1 岩石块体密度是试件质量与试件体积的比值。根据岩石含水状态，岩石块体密度可分为天然密度、干密度和饱和密度。选择试验方法时应主要考虑试件制备的难度和水对岩石的影响。密封法试验当以石蜡为密封材料时，由于石蜡的融点较高，在172 蜡封过程中会引起试件含水量的变化，同时试件也会产生干缩，这将影响岩石天然含水率和块体密度计算的准确性。而高分子树脂胶是在常温下涂料，能保证含水量和试件体积不变，因此，对于于缩湿胀的岩石，宜采用高分子树脂胶涂封试件来测定岩石的块体密度。石蜡的密度采用水中称量法测定。高分子树脂涂料的密度，可按涂料的配合比
11、确定，聚氯乙烯树脂密度为1.351. 46g/cm3，环己酣密度为O.95g/cm3。4.4.2 量积法可与岩石单轴抗压强度试验共用一个试件，这有利于建立指标之间的相互关系。4.4.11 高分子树脂胶可按质量比配制，聚氯乙烯树脂和环己嗣之比为1: 4，先将粉末状的树脂倒入磨口玻璃瓶内，然后再将环己酬加入，用玻璃棒搅拌均匀，盖好瓶口，待粉末完全溶解呈透明状胶液后即可使用。4.5膨胀性试验4.5.1 岩石膨胀性试验是测定岩石吸水后的膨胀特性。岩石自由膨胀率是岩石试件吸水后产生的径向和轴向变形分别与原试件直径和高度之比，以百分数表示。岩石侧向约束膨胀率是岩石试件在有侧向约束不产生侧向变形的条件下，轴
12、向受有限载荷(5kPa)时，吸水后产生的轴向变形与试件原高度之比，以百分数表示。岩石膨胀压力是岩石试件吸水后保持原体积不变所需的压力。4.5.2 侧向约束膨胀率和膨胀压力试验，试件直径应比仪器金属套环直径略小，其差值不能大于O.lmm，以免产生径向变形。4.5.6 侧向约束膨胀率试验仪器的金属套环高度不应兮矛试件高度和两块透水板厚度之和，以免引起试件吸水后产生三向变形。4.5.7 岩石膨胀压力试验中，为使试件体积保持不变，应随时调节所加载荷，在观测变形时扣除仪器的系统变形。173 4.6耐崩解性试验4. 6. 1 岩石耐崩解性试验是测定岩石试块在经过干燥和浸水两个标准循环后，试件残留的质量与其
13、原质量之比，以百分数表示。4.7冻融试验4.7.1 岩石冻融试验是测定岩石经过多次反复冻融后的质量损失、饱和单轴抗压强度和冻融系数，并以冻融系数表示岩石的抗冻性能。岩石冻融破坏是由于裂隙中的水结冰，体积膨胀，导致岩石破裂，因此，当岩石吸水率小于0.05%时，不必进行冻融试验。174 5 岩块力学性质试验5. 1 单轴压缩变形试验5. 1. 1 岩石单轴压缩变形试验是测定试件在单铀压缩条件下的纵向和横向应变值，据此计算岩石弹性模量、变形模量和泊松比。本试验可采用电阻应变片法和千分表法。由于千分表法对应力应变的起始部分不易测准的缺点，原规程没有推荐千分表法，但考虑到软岩电阻片不易贴牢，故本次规程修
14、订中，增加了千分表法。5. 1. 5 为了取得较完整的应力应变关系曲线，循环加载至预定的最大循环荷级之后，仍应继续逐级加载并读数，直至岩石破坏。5. 1. 6 电阻应变片宜采用半桥连接方式，以利于检查试件受力的偏心程度，便于及时调平试件使之均匀受力。电阻应变片的数量，对中小型工程或较均质的岩石，每个试件贴纵、横向应变片各2片，对大型和重要工程或各向异性较明显的岩石，宜对称各贴4片。试件上、下各垫一块与试件同直径的垫板，利于减小试件的端部效应，使试件内部应力均匀分布。5. 1. 8 本试验计算出的弹性模量是应力应变关系曲线直线段的斜率，变形模量是应力应变曲线原点与抗压强度50%时的点连线的斜率，
15、也称割线模量。根据需要也可确定各级应力下的变形模量以及相应的泊松比。千分表法测得的是变形，计算变形参数之前应先将变形除以测量标距，求得应变值。5.2 单轴抗压强度试验5.2.1 岩石单轴抗压强度是试件在无侧限条件下受轴向力作用破坏时单位面积所承受的载荷。本试验采用直接压坏试件的方法175 确定岩石单轴抗压强度。也可以在一个试件上先进行岩石单轴压缩变形试验后再将试件压坏，测定岩石单轴抗压强度。5.2.2 鉴于圆形试件具有轴对称性，应力分布均匀，故本规程推荐圆柱试件作为标准试件。在没有条件加工圆柱体试件时，允许采用方柱体试件。5.2.5 加载速率对岩石强度是有一定影响的，本规程规定每秒O. 51.
16、 OMPa的加载速率与当前国内外习惯使用的加载速率一致。在试验中可根据岩石软硬程度来选用，对于极软岩石加载速率宜适当降低。5.2.6 为便于对单轴抗压强度的试验成果作统计分析，应将任意高径比的抗压强度值R按下列公式换算成高径比为2: 1的标准抗压强度值扎。R=2 8R = _ v: JTT (3) 7十2D/H试验成果应同时列出每个试件的试验值和同组岩石抗压强度的平均值。5.3 三轴压缩强度试验5.3.1 三轴压缩强度试验采用的侧向压力相等(的=3) ，是三向应力状态下的一种特殊情况。5.3.5 侧向压力值的选定主要根据工程情况、试验内容、岩石性质以及三铀试验机性能确定。5.3.6 对试件采取
17、防油措施，是避免油液渗入试件内产生孔隙压力，影响试验成果。5.4抗拉强度试验5.4.1 本规程推荐劈裂法，是沿试件直径轴面方向施加一对线载荷，使试件沿直径轴面方向劈裂破坏，从而测定岩石的抗拉强度。176 劈裂法又称巴西法，为间接拉伸法。5.4.2 为便于成果分析，本条规定试件劈裂面的拉力方向应与单轴抗压强度试件的受力方向一致。5.4.5 垫条应根据岩石软硬程度选定。垫条的硬度应与试件硬度匹配，垫条硬度过大，易产生贯入现象，垫条硬度过低，本身易变形，两者都影响试验成果。5.5直剪强度试验5.5.1 岩石直剪强度试验是岩石试件在不同的法向载荷下进行直接剪切，根据库仑表达式确定岩石抗剪强度参数。5.
18、5.9 当剪切位移量不大时，有效剪切面积可直接采用试件剪切面积。当剪断后位移量过大时，应采用剪断时试件上下相互重叠的面积作为有效剪切面积。5.6 点荷载强度试验5.6.1 岩石点荷载强度试验是指将岩石试件置于点荷载试验仪上下两个球端圆锥之间，施加集中载荷直至试件破坏，以测定岩石点荷载强度指数和各向异性指数的一种试验方法。该试验方法成本低廉、操作方便、实用性强，可为岩石分级及按经验公式计算岩石的抗压强度参数提供依据。极软岩是指单轴抗压强度低于5MPa的岩石。5.6.2 本条对试件的尺寸和形状进行了规定(图1)。由于岩石含水状态及各向异性特征对点荷载强度试验成果影响甚大，故对不同含水状态以及平行、
19、垂直层面加载的试验必须分别进行。为保证试验成果精度，应有一定的试件数量。国内外的资料表明，对岩心试件的点荷载强度试验，当试件数量大于10块时，岩石点荷载强度指数1.趋于定值。本条规定了每组岩心试件数量不少于10块。5.6.4 点荷载强度试验仪球端的曲率半径应为5mm，圆锥体顶角应为600。5.6.6 本条对试件的加载方式进行了规定(图1和图2)。当试件177 卸(a) (b) (c) D L Q L J (民O.3WrJ字.乒乓(4) vr 1一式中h 承压板叠置厚度，cm;r一一承压板半径，cm;E 岩体弹性模量，MPa;Er 承压板弹性模量，MPa;f一一承压板泊松比;一一岩体泊松比。6.
20、1.7 孔口设置的千分表测量岩体变形应与多点位移计测量值进行比较。双枕法试验可采用两个30cmX50cm短形被压枕，四枕法试验可采用四个40cmX40cm矩形液压枕，应尽可能减小液压枕间缝隙宽度。柔性承压板法加压设备可以采用液压枕或千斤顶，采用千斤顶加压时，可不用测力枕。6. 1. 8 为满足测量系统刚度，可选用20号工宇钢作测量支架，测量支杆直径不宜小于2cm，悬臂长不宜大于10cm。182 6. 1. 9 本条规定控制环境温度，在于避免温度变化对变形测量成果精度的影响。6. 1. 10 计算公式中岩体泊松比值为非实测值，应根据其他试验成果或类比确定。当测点位于液压枕的角点时，岩体变形(弹性
21、)模量按式(5)计算。中心孔法试验当测孔位于液压枕的角点时，岩体变形(弹性)模量按式(6)计算。(1一2)1=土一丁去三五.(ash-l) + bsh一l7l W a (5) =主_ I-丘 (2一1)Ztg-1一一-i主(1十)2W L.-,-，-o Za2+b2十Z2b +2(1一)ash-1-一一一一一:+2(1一)bsh一1一一一-一一,-nv ， ,-g玄2-(6) 式中a , b 承压面边长，cm;Z一一一测点深度，cm。采用柔性双枕法及四枕法时，可根据叠加原理按上列公式分别计算岩体变形参数。6.2狭缝法试验6.2.2 狭缝法又称刻槽法，是通过埋设在岩体狭缝中的液压枕对狭缝两侧岩体
22、施加压力，测量岩体变形，并近似地接无限弹性平板中有限长狭缝加压的平面应力问题的解析解计算岩体变形参数。本条规定了狭缝法变形试验边界条件已近似满足这一条件。6.2.8 试验过程中，当狭缝两端出现拉裂缝时，不能采用本条公式计算岩体变形参数。6.3 单(双)轴压缩法试验6.3.1 单(双)轴压缩法试验是通过在试点四周切开的狭槽内埋入的液压枕对岩体施加压力，测量试体表面岩体变形，按弹性力学单向(或双向)受压公式计算岩体变形参数。当夹层、断层带和裂隙密集带能制备成试体且试体内岩性匀-时，也可采用本试验方法。183 6.4 钻孔径向加压法试验6. 4. 1 钻孔径向加压法试验是通过放入钻孔中的钻孔膨胀计、
23、钻孔压力计或钻孔千斤顶，对钻孔孔壁施加径向压力，测量钻孔岩体径向变形，按弹性理论公式计算岩体变形参数。本试验适用范围取决于仪器类型和测试精度，如仪器测试精度达到O.OOlmm，可适用于坚硬和较坚硬岩体。通过柔性加压间接测量岩体径向变形(通过测体积变化换算孔壁径向变形)的仪器称为钻孔膨胀计。柔性加压直接测量岩体径向变形的仪器称为钻孔压力计。刚性加压直接测量岩体径向变形的仪器称为钻孔千斤顶。6.5 隧洞液压枕径向加压法试验6. 5. 1 隧洞液压枕径向加压法试验原理是依据弹性理论中文克尔假定。在工程实际应用中，为方便使用和利于比较，引入了单位抗力系数Ko的概念。6.5.2 本条规定了试验应满足的边
24、界条件。6.5.5 在烧筑顶部混凝土时，要求与围岩接触密实。在有条件的情况下，可采用灌浆回填。6. 5. 8 本条规定将原规程中心轴的支点固定在试验段边缘外1.5m处，改为固定在试验段边缘外试验洞直径的0.75倍处。6.6 隧洞水压法试验6.6.1 隧洞水压法试验与水工隧洞运行具有力学上的相似性，受力面积大，能较为真实地反映建筑物工作特性并能测定出岩体抗力系数。6.6.5 试验洞采用泪凝土衬砌或涂抹柔性防渗层的方法是防止内水外惨，避免内水压力向围岩内传递。控制水温变化是避免影响试验成果精度。试验洞堵头可参考采用塞形堵头、球面堵头、凹面堵头等(图的。184 (a) (b) (c) 图6隧洞水压法
25、试验堵头类型图(a)塞形堵头;(b)球面堵头;(c)凹面堵头185 7岩体强度试验7. 1 混凝土与岩体接触面直剪试验7. 1. 1 混凝土与岩体接触面(也称胶结面)的抗剪强度，是指在外力作用下沿提凝土与岩体接触面所具有的抵抗剪切的能力。本试验提供棍凝土与岩体接触面的抗剪强度参数和在一定法向应力下的剪应力与剪切位移关系特征。沿接触面剪断，称抗剪断试验;剪断以后，仍沿剪断面进行直剪，称抗剪试验(也称摩擦试验);对试体不施加法向载荷的直剪，称抗切试验。以上三者统称为抗剪试验。抗剪断强度参数是工程设计中一项必要的参数。7.1.2 岩体性质和存在条件是复杂的，有一定随机性，要求同组试验岩体的岩性完全相
26、同难以做到，故本条要求基本相同以避免试验结果分散。试体基岩面下部若有较大裂隙通过，则抗剪强度可能受该裂隙控制，试验结果反映的是裂隙(结构面)的强度，而不是本试验要求的混凝土与岩体接触面的强度。岩体是地质体，被裂隙所切割，破坏了岩体的完整性，试验结果应反映裂隙的存在，即剪切面应包含一定数量的裂隙，故本条对剪切面规定了允许的最小尺寸。试体间最小间距的规定，是考虑到对一个试体进行直剪试验时，若发生部分沿基岩的破坏而不会影响相邻试体，又能充分利用试验洞段。若试验场地允许或岩体裂隙发育，可适当增大试体间距，这也有利于加载系统和位移测量系统的安装，改善试验条件。7. 1. 3 试验实践表明，平推法和斜推法
27、的试验结果无明显差别，本规程将这两种方法并列，可根据需要选用。斜推法试验要求斜向推力中心线与剪切面有一个夹角，可在12017。范围内选用，推荐选用15007. 1. 6 为便于工程设计时采用试验成果，本条规定制备试体的混186 凝土应采用工程设计所要求的泪凝土配合比和强度等级。在制备混凝土试体时，应注意振捣和养护。这里所说的砂浆，是指从浇筑试体的棍凝土中剔除大骨料后的拌合料，用这种拌合料(砂浆)预先在基岩面上由筑一层，有利于棍凝土与基岩面处接触(胶结)紧密。7. 1. 7 安装加载系统时，使法向载荷与剪切载荷的合力作用点位于剪切面中心，是确保试验质量的重要环节。法向载荷中心线垂直剪切面并通过其
28、中心，剪切载荷中心线与法向载荷中心线在剪切面中心相交，可最大限度地改善剪切面的受力条件，避免产生弯矩，使剪切面上应力分布比较均匀。滚轴排安置在千斤顶底部，便于法向加载系统安装，有利于整体稳定F安置在顶部可使试验过程法向载荷中心始终处于剪切面中心，试验时可根据经验选用。7.1.8 法向加载系统是由若干部件叠置而成的，安装和试验时的安全要给予足够的重视。安装完毕用千斤顶稍加压力，使整个系统接触紧密，从而大大增加法向加载系统的整体稳定性。7. 1. 9 从受力条件考虑，对直剪试验应力要求满足在剪切面上应力均匀分布。平推法试验，最佳受力条件是推力中心线通过剪切面，但这在制备试体和安装时均较困难p推力中
29、心线与剪切面的间距过大，在施加推力时受力面上会产生过大的力姐。试验实践表明按本条规定对推力中心线与剪切面的间距所作的限制，在安装技术上是可行的，也能满足试验受力条件。7. 1. 10 测量支架的支点应在试体受力的影响范围以外，一般宣放置在1.5倍试体边长以外。7. 1. 11 11昆凝土强度是影响试验结果的重要因素。试验前应对预先制备的混凝土试件进行强度测定，以控制混凝土强度达到设计强度等级。一组试验各试体的混凝土强度应基本一致，并接近预定强度等级。7. 1. 12 施加给每个试体的法向载荷宜为最大法向载荷的等分值，这有利于试验成果的整理。最大法向载荷建议定为工程应力的187 1.2倍。试验采
30、用快剪方法，剪切载荷分级施加，以时间控制。一个试体的最大剪切载荷值，可根据经验预估接触面摩擦系数f、粘聚力C和施加于该试体上的最大法向载荷值来确定，也可按已有的试验结果来确定。在施加剪切载荷过程中，当剪切位移明显增大时，宜适当减小剪切载荷级差，增加分级数。7. 1. 13 试验过程中所发生的各种现象应进行详细描述，试验结束后翻转试体准确测量剪切面积，详细描述破坏情况，这些资料有助于对试验结果和破坏机理进行分析。7. 1. 14 公式中的剪切面面积A，应采用试验结束后翻转试体测量的实际破坏面的面积。应根据不同的载荷方向，在试体的法向和切向荷载上，增减设备及试件的重量。剪切载荷Q应计入滚轴排摩阻力
31、的影响。本规程强调通过试验确定抗剪断峰值和抗剪峰值，进而根据破坏峰值确定相应的抗剪强度参数。在确定抗剪强度参数时，根据剪切应力r与正应力关系曲线，按库伦表达式用作图法或最小二乘法，计算(确定)抗剪强度参数的摩擦系数f和粘聚力C值。7.2 结构面直剪试验7. 2. 1 结构面是指岩体内已开裂的和易开裂的面，如层面、软弱夹层、节理、裂隙、片理、断层等。按结构面胶结(或充填)物质的性质，通常又分为硬性结构面和软弱结构面，为硅质、铁质、钙质等物质胶结的或无充填的称硬性结构面;为泥质、岩屑等充填或结构面被软化、泥化的称软弱结构面。结构面是岩体的弱面，常控制工程岩体的稳定，在评价和核算工程岩体稳定性时，结
32、构面抗剪强度是重要的岩体力学参数。7.2.2 影响结构面强度的因素是多方面的，如结构面充填物的坚硬程度、厚度、赋水状态、两侧壁岩石粗糙程度和坚硬程度等。它们的存在条件又有一定的随机性，要求同组试验结构面性状完全相同是困难的，故要求基本相同。188 由于模形试体在加载试验过程中为了保持剪切面上法向应力为常数，一个方向加载量和另一个方向的卸载量要作不断的调整，试验操作时难以把握。近些年来各单位多不采用模形试体，故在规程修订时要求试体为方形。7.2.3 本条说明同本规程7.1.3的说明。7.2.4 当需要对试体浇筑钢筋混凝土保护套时，保护套应与基岩面完全脱离，立模时在模板下部沿试体四周铺设厚度与预定
33、剪切缝宽度相同的木条，待混凝土初凝后再去掉。结构面性状差且倾角较大时，在制备试体时应防止试体滑移。对于具有膨胀性软弱结构面，在制备试体时，应采取限制膨胀的措施。为避免试体浸水膨胀，应先施加法向载荷，再向下切割制备试体。7.2.7 由于结构面性质不同，其强度差异较大，选用载荷容量相适应的千斤顶，有利于提高精度，保证试验质量。其他同本规程7.1.7的说明。7.2.8、7.2.9同本规程7.1.8、7.1.9的说明。7.2.11 在确定最大法向载荷时，对软弱结构面应以充填物不被挤出为限。若充填物被挤出，就改变了软弱结构面的性状。对硬性结构面和软弱结构面，在施加法向载荷时的位移稳定标准和施加剪切载荷的
34、时间控制均应区别对待。在快剪条件下，硬性结构面抗剪强度基本上不受稳定时间长短的影响;软弱结构面受力后变形大，变形完成较慢，法向和剪切载荷均应缓慢施加。其他同本规程7.1.12说明。7.3 结构面直剪蠕变试验7.3.1 本条说明同本规程7.2.1的说明。7.3.2 本试验是在恒定的法向载荷和剪切载荷长时间作用下，测定结构面的抗剪强度(即长期强度)，试验应在恒温、恒湿条件下进行。为满足这一试验条件，本规程要求开挖专门的试验支洞和设置隔温装置。189 该试验宜采用平推法，从而能在施加剪切和法向载荷时，相互不干扰，剪切面上受力简单明确，试验过程中补压时易操作。其他同本规程7.2.2的说明。7.3.8
35、结构面在恒定剪切载荷作用下，剪切位移随时间不断增加，这一现象称为剪切蠕变。剪切载荷不大时，发生的蠕变位移在卸载后可全部或部分恢复;剪切载荷达到某一值时，剪切位移明显增加，蠕变由减速蠕变发展到等速蠕变和加速蠕变最终达到破坏。结构面直剪蠕变试验就是寻求在某一恒定法向载荷作用下，由有限蠕变过渡到破坏蠕变的临界剪切载荷。这就要求剪切载荷分级施加，载荷高时适当减小级差。当剪切位移明显增大时，应减小原来预计的级差，并加密测读时间，这些都是试验成败的关键。7.3.10 屈服极限标志着结构面由弹性(弹塑性)阶段进入流动阶段。当应力小于长期强度r时，结构面处于稳定蠕变状态，当应力值为r时，发生等速、加速蠕变，最
36、终达到破坏。本试验成果整理关键在于确定长期强度儿。要准确确定结构面的长期强度往往是困难的，根据多年的试验实践本规程推荐了两种确定长期强度的方法，具体试验中可选择采用。本条第3款给出的长期强度确定方法，是较简单易行的。在剪切载荷逐级增加时，必然存在某一级恒定剪切应力下结构面蠕变位移由等速蠕变发展到加速蠕变，该级剪切应力即为在某一法向载荷下的长期强度凡。若施加的剪切应力超过了儿，试体会很快破坏，这时我们可以认为要寻求的长期强度值在该级载荷和与之相邻的前一级载荷之间。7.4岩体直剪试验7.4.1 岩体中的结构面是控制工程岩体稳定的主要因素之一。在外力作用下，岩体中的实际破坏面决定于应力分布状态或应力
37、轨迹，破坏面可能在结构面上，也可能通过结构面之间的岩体本身发生，即所谓岩桥问题。在进行工程岩体稳定性核算时，不仅需要结构面抗剪强度参数，也需要岩体本身抗剪强度参数，即使很好的190 和好的岩体也有必要进行抗剪强度试验。岩体直剪试验方法基本上和棍凝土与岩体接触面直剪试验相间，条文说明同本规程7.1节。7.5 岩体三轴压缩试验7.5.1 建筑物地基和地下洞室围岩，一般处于三向应力状态，三向应力状态下的试验成果更符合工程岩体实际。现场岩体三轴强度试验采用在等侧压(2=3)应力状态下测定岩体强度。质量很好和好的I、E级岩体，一般不存在强度控制工程稳定问题，再者，由于加载设备容量限制难以使试体达到破坏极
38、限，所以规定本试验适用于E级及以下级别的岩体。对难以制备试体者，不宜进行该试验。对1, 1I级岩体，需测定三向应力状态下的强度时，可采用室内三轴压缩强度试验。7.5.2 作为地质体的岩体，试验结果应反映裂隙的存在，本条规定试体最小周边尺寸，是为了使试体包含一定数量的裂隙。若在原位进行试验，制备试体可在开挖支洞时预留岩柱或采用抬高平洞底板，在底板上凿制试体。如加载设备容量足够大，适当加大试体尺寸是合适的。若利用平洞内专门浇筑的试验平台进行试验，则试体不宜过大，一般试体尺寸为30cmX 30cm 35cm X 35cm，以便搬运和安装。试体高宽比的要求，实质上是解决端部力学效应使试体应力分布均匀。
39、本条要求试体高度不小于2倍横向边长，可基本消除试体底部(顶部)约束影响。若仅为了获取三向应力状态下岩体抗压强度，试体个数可少于5个，侧向压力根据工程应力和岩性综合考虑确定，试体破坏时的极限轴向载荷，即为该侧向应力下的岩体抗压强度。7.5.5 先安装侧向加载设备并施加接触压力，随后安装轴向加载设备，可避免试体破损，这对裂隙发育的试体尤其重要。7.5.6 传力垫板与试体侧面(和顶部)之间存在的摩擦力，使得试体内应力分布复杂，应采取措施尽量减少这种摩擦力。本条推荐的191 方法在实践中证明是有效的。侧向千斤顶安装时应注意对称布置，以保证试体受力均匀，不产生致使试体发生偏转的力矩。千斤顶安装完毕，其活
40、塞伸出量应不小于2cm，这样在试体受轴向载荷时便于横向膨胀变形。7.5.7 在试验过程中，试体铀向发生较大的压缩变形，活塞千斤顶在工作时能很好地适应这种变形和破坏。根据顶估试验破坏极限选用容量相适宜的千斤顶，以满足试验精度。试体较大、强度较高时，可采用多个容量相等的千斤顶并联同步施加轴向载荷，多个千斤顶应对称排列，合力通过试体中心，不得产生偏心受压。7.5.9 施加载荷时，开始采用静水压力加载方法，对侧向和轴向载荷缓慢、同步地加至预定的侧向载荷值(即1=的=3) ，然后保持侧向压力不变，继续施加辅向载荷，直至试体破坏。对某一个试体而言，试体破坏时的轴向载荷即为在该侧向压力下的抗压强度。袖向载荷
41、分级缓慢施加，以时间控制，加至某一级载荷后稳定5min再加下一级。由于逐级连续加载和逐级一次循环加载对破坏强度基本没有影响，利用本试验测定岩体强度时可采用逐级连续加载，当需要利用本试验获取岩体变形参数时宜采用逐级一次循环加载。7.5.11 一般来说，岩体轴向压力1与侧向压力3之间的关系是非线性的，但从工程应用考虑，采用直线关系描述能满足要求。岩体抗剪强度参数的确定，本条正文4、5款给出了两种成果整理方法，便于比较分析，般情况下建议采用公式计算方法。7.6岩体载荷试验7.6.1 本试验是在法向载荷作用下，测定岩体在半无限边界条件下所能承受的极限载荷。对于很好的、好的岩体，强度及变形模量高，一般不
42、存在由于承载能力不够而引起工程岩体的稳定问题，同时，受加载设备容量的限制，往往不易使这种岩体发生破坏，所以本规程规定载荷试验适用于E级以下(含E级)的岩体。192 7.6.2 本条规定了允许的最小承压面积，这是考虑到在加载设备容量不够大的条件下，能保证使岩体发生破坏。若加载设备容量较大，岩体又较软弱破碎，可适当增加承压面积。7.6.4, 7.6.5 承压板和测量系统的刚度应予以足够重视。承压板的刚度与板的大小、厚度以及岩体性质有关，承压板应具有足够的刚度，以避免在加载试验过程中承压板发生翘曲和变形。承压板可采用整体式、叠加式或加肋式。其他同本规程6.1.6有关说明。7.6.7 岩体载荷试验应确
43、定的各特征点分别是屈服极限点、破坏极限点和极限载荷点。与极限载荷点对应的载荷为极限承载力，它是本试验所要测定的最重要的岩体强度参数，表征被测岩体所能承受的最大承载能力。屈服极限点和破坏极限点在压力与变形(板上测表)关系曲线上往往不易判断，这时就需要借助其他试验资料。根据板外测表，加载开始板外岩面下沉，随着载荷增加，板外岩面由下沉转为上拍，此转折点对应于关系曲线上的屈服极限点。由于板外各测表所测变形的转折点发生时间常不一致，此时通常根据较晚发生的转折点来判断。破坏极限点可根据承压板周围岩面出现第一条径向裂缝来判断。试验加载过程中，当出现本条正文13款情况之一时，均表明岩体已破坏，此时单位面积的载
44、荷值即为岩体极限承载力。193 8岩体应力测试8.1 孔壁应变法测试8. 1. 1 孔壁应变法又称钻孔三向应变计法，是利用电阻应变片作为传感元件，测量套钻解除后钻孔孔壁应变，根据弹性理论求解岩体内的三维应力状态。本测试方法适用于各向同性的完整、较完整岩体。主要优点是在一个钻孔内一次成功的测试，即可确定岩体的三维应力状态。孔壁应变法测试按其应变计结构和适用环境分为浅孔孔壁应变法、浅孔空心包体孔壁应变法及深孔水下孔壁应变法三类。8. 1. 2 需要测试岩体初始应力状态时，测点深度应超过应力扰动影响区。在地下洞室进行岩体初始应力状态测试时，测点深度应大于洞室断面最大尺寸的2倍。为保证测试成果的可靠性
45、，需在同一钻孔中同一测段附近连续进行数次测试，并保证至少两个有效测点。8. 1. 3 测点区地应力现象是指岩体中因地应力集中产生的钻孔岩心饼化、巷道变形、剥落、岩爆及基坑开挖产生的位错等。8. 1. 4 孔壁应变计应根据工程要求、使用环境及测试方法选用。浅孔孔壁应变计，因直接在孔壁上粘贴应变片，要求孔壁干燥，故适用于地下水位以上完整、较完整细粒结构的岩体，孔深不宜超过20m，为排除孔内积水，钻孔宜向上倾斜了50。空心包体式孔壁应变计，是将应变计的应变片粘贴在一预制的薄环氧树脂圆筒上，再包裹一层环氧树脂制成，适用于完整、较完整的岩体。深孔水下孔壁应变计，由于采用了特殊的水下粘结剂及粘贴工艺，可在水下孔壁上粘贴电阻片，适用于有水的完整、较完整的岩体。目前该法测试深度国外已达500m，国内也达到300mo8.1.5 对测试孔的要求，浅孔应变计及空心包体应变t对测试孔194 径要求为测试元件标准外径(如c36应变计为c36mm)加上O. 2
