1、中中华人民共和国国家标准工程岩体试验方法标准发布实施国家质量技术监督局中华人民共和国建设部联合发布中华人民共和国国家标准工程岩体试验方法标准主编部门 原中华人民共和国电力工业部批准部门 中华人民共和国建设部施行日期 年 月 日北京关于发布国家标准工程岩体试验方法标准 的通知建标 号根据国家计委计综 号文的要求 由电力工业部会同有关部门共同制订的 工程岩体试验方法标准 已经有关部门会审 现批准 工程岩体试验方法标准 为推荐性国家标准 自 年 月 日起施行本标准由电力工业部负责管理 具体解释等工作由电力工业部水电水利规划设计总院负责 出版发行由建设部标准定额研究所负责组织中华人民共和国建设部一九九
2、九年一月二十二日目次总则岩块试验含水率试验颗粒密度试验块体密度试验吸水性试验膨胀性试验耐崩解性试验单轴抗压强度试验单轴压缩变形试验三轴压缩强度试验抗拉强度试验直剪试验点荷载强度试验岩体变形试验承压板法试验钻孔变形试验岩体强度试验岩体结构面直剪试验岩体直剪试验岩体应力测试孔壁应变法测试孔径变形法测试孔底应变法测试岩体原位观测地下洞室围岩收敛观测钻孔轴向岩体位移观测钻孔横向岩体位移观测岩石声波测试岩块声波速度测试岩体声波速度测试附录 岩体应力计算附录 本标准用词说明附加说明总则为统一工程岩体试验方法 提高试验成果的质量和增强试验成果的可比性 制订本标准本标准适用于水利 水电 矿山 铁路 交通 石油
3、 国防 工业与民用建筑等工程的岩石试验岩石试验对象应具有地质代表性 岩石试验内容 试验方法 技术条件等应符合工程建设勘测 设计 施工的基本要求和特性岩石试验除应符合本标准外 尚应符合国家现行有关标准的规定岩块试验含水率试验岩石含水率试验应采用烘干法 并适用于不含结晶水矿物的岩石试件应符合下列要求保持天然含水率的试件应在现场采取 不得采用爆破或湿钻法 试件在采取 运输 储存和制备过程中 含水率的变化不应超过每个试件的尺寸应大于组成岩石最大颗粒的 倍每个试件的质量不得小于每组试验试件的数量不宜少于 个试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等为保持试件含水状态所采
4、取的措施主要仪器和设备应包括下列各项烘箱和干燥器天平试验应按下列步骤进行称制备好的试件质量将试件置于烘箱内 在 的恒温下烘干试件将试件从烘箱中取出 放入干燥器内冷却至室温 称试件质量重复本条 程序 直到将试件烘干至恒量为止 即相邻 两次称量之差不超过后一次称量的称量精确至试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石含水率式中 岩石含水率试件烘干前的质量干试件的质量计算值精确至含水率试验记录应包括工程名称 试件编号 试件描述 试件烘干前后的质量颗粒密度试验岩石颗粒密度试验应采用比重瓶法 并适用于各类岩石试件应符合下列要求将岩石用粉碎机粉碎成岩粉 使之全部通过 筛孔 用磁铁吸去铁屑对含有磁性矿物的
5、岩石 应采用瓷研钵或玛瑙研钵粉碎岩石 使全部通过 筛孔试件描述应包括下列内容粉碎前应描述岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等岩石的粉碎方法主要仪器和设备应包括下列各项粉碎机 瓷研钵或玛瑙研钵 磁铁块和孔径为 的筛天平烘箱和干燥器真空抽气设备和煮沸设备恒温水槽容积 的短颈比重瓶温度计试验应按下列步骤进行将制备好的岩粉 置于 的恒温下烘干 烘干时间不得少于 然后放入干燥器内冷却至室温用四分法取两份岩粉 每份岩粉质量为将经称量的岩粉装入烘干的比重瓶内 注入试液 纯水或煤油 至比重瓶容积的一半处 对含水溶性矿物的岩石 应使用煤油作试液当使用纯水作试液时 应采用煮沸法或真空抽气法排除气
6、体 当使用煤油作试液时 应采用真空抽气法排除气体当采用煮沸法排除气体时 煮沸时间在加热沸腾以后 不应少于当采用真空抽气法排除气体时 真空压力表读数宜为抽至无气泡逸出 抽气时间不宜少于将经过排除气体的试液注入比重瓶至近满 然后置于恒温水槽内 使瓶内温度保持稳定并使上部悬液澄清塞好瓶塞 使多余试液自瓶塞毛细孔中溢出 将瓶外擦干称瓶 试液和岩粉的总质量 并测定瓶内试液的温度洗净比重瓶 注入经排除气体并与试验同温度的试液至比重瓶内 按本条 程序称瓶和试液的质量称量精确至试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石颗粒密度式中 岩石颗粒密度干岩粉质量瓶 试液总质量瓶 试液 岩粉总质量与试验温度同温的试液
7、密度颗粒密度试验应进行两次平行测定 两次测定的差值不得大于 取两次测值的平均值计算值精确至颗粒密度试验记录应包括工程名称 试件编号 试件描述比重瓶编号 试液温度 试液密度 干岩粉质量 瓶和试液总质量以及瓶 试液和岩粉总质量块体密度试验岩石块体密度试验可采用量积法 水中称量法或蜡封法并应符合下列要求凡能制备成规则试件和各类岩石 宜采用量积法除遇水崩解 溶解和干缩湿胀性岩石外 均可采用水中称量法不能用量积法或水中称量法进行测定的岩石 宜采用蜡封法量积法试件应符合下列要求试件尺寸应大于岩石最大颗粒的 倍试件可用圆柱体 方柱体或立方体沿试件高度 直径或边长的误差不得大于试件两端面不平整度误差不得大于端
8、面应垂直于试件轴线 最大偏差不得大于方柱体或立方体试件相邻两面应互相垂直 最大偏差不得大于蜡封法试件宜为边长 的浑圆状岩块测干密度时 每组试验试件数量不得少于 个 测湿密度时 试件数量不宜少于 个试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等节理裂隙的发育程度及其分布试件的形态主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 切石机 磨石机 砂轮机等烘箱和干燥器天平测量平台熔蜡设备水中称量装置量积法试验应按下列步骤进行量测试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个直径或边长 按平均值计算截面积量测端面周边对称四点和中心点的五个高度 计算高度平均值将试件置于烘箱中 在 的恒温下烘 然
9、后放入干燥器内冷却至室温 称试件质量长度量测精确至 称量精确至水中称量法试验步骤应符合本标准第 条的规定蜡封法试验应按下列步骤进行测湿密度时 应取有代表性的岩石制备试件并称量 测干密度时 试件应在 恒温下烘 然后放入干燥器内冷却至室温 称干试件质量将试件系上细线 置于温度 左右的熔蜡中约使试件表面均匀涂上一层蜡膜 其厚度约 左右 当试件上蜡膜有气泡时 应用热针刺穿并用蜡液涂平 待冷却后称蜡封试件质量将蜡封试件置于水中称量取出试件 擦干表面水分后再次称量 当浸水后的蜡封试件质量增加时 应重做试验湿密度试件在剥除蜡膜后 按本标准第 条的步骤测定岩石含水率称量精确至试验成果整理应符合下列要求量积法按
10、下列公式计算岩石块体干密度式中 岩石块体干密度干试件质量试件截面积试件高度蜡封法按下列公式计算岩石块体干密度和块体湿密度式中 岩石块体湿密度湿试件质量蜡封试件质量蜡封试件在水中的称量水的密度石蜡的密度岩石含水率计算值精确至块体密度试验记录应包括工程名称 试件编号 试件描述试验方法 试件质量 试件水中称量 试件尺寸 水的密度和蜡的密度吸水性试验岩石吸水性试验应包括岩石吸水率试验和岩石饱和吸水率试验 并应符合下列要求岩石吸水率采用自由浸水法测定岩石饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定在测定岩石吸水率和饱和吸水率的同时 应采用水中称量法测定岩石块体密度本试验适用于遇水不崩解的岩石试件应符合下列要求规
11、则试件应符合本标准第 条的要求不规则试件宜为边长 的浑圆状岩块每组试验试件的数量不得少于 个试件描述应符合本标准第 条的规定主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 切石机 磨石机 砂轮机等烘箱和干燥器天平水槽真空抽气设备和煮沸设备水中称量装置试验应按下列步骤进行将试件置于烘箱内 在 温度下烘 取出放入干燥器内冷却至室温后称量当采用自由浸水法饱和试件时 将试件放入水槽 先注水至试件高度的 处 以后每隔 分别注水至试件高度的 和处 后全部浸没试件 试件在水中自由吸水 后 取出试件并沾去表面水分称量当采用煮沸法饱和试件时 煮沸容器内的水面应始终高于试件 煮沸时间不得少于 经煮沸的试件 应放置在原容器中冷
12、却至室温 取出并沾去表面水分称量当采用真空抽气法饱和试件时 饱和容器内的水面应高于试件 真空压力表读数宜为 直至无气泡逸出为止 但总抽气时间不得少于 经真空抽气的试件 应放置在原容器中 在大气压力下静置 取出并沾去表面水分称量将经煮沸或真空抽气饱和的试件 置于水中称量装置上称试件在水中的质量称量精确至试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石吸水率 饱和吸水率 干密度式中 岩石吸水率岩石饱和吸水率岩石块体干密度试件浸水 的质量干试件质量试件经煮沸或真空抽气饱和后的质量饱和试件在水中的称量水的密度计算值精确至吸水性试验记录应包括工程名称 试件编号 试件描述 试验方法 干试件质量 浸水后质量 强
13、制饱和后的质量 试件水中称量及水的密度膨胀性试验岩石膨胀性试验应包括岩石自由膨胀率试验 岩石侧向约束膨胀率试验和岩石膨胀压力试验 并应符合下列要求岩石自由膨胀率试验适用于遇水不易崩解的岩石岩石侧向约束膨胀率试验和岩石膨胀压力试验适用于各类岩石试件应在现场采取 并保持天然含水状态 不得采用爆破或湿钻法取样试件应符合下列要求自由膨胀率试验的试件 圆柱形试件的直径宜为试件高度宜等于直径 两端面应平行 正方形试件的边长宜为 各相对面应平行 试件数量不得少于个侧向约束膨胀率试验的试件高度应大于 或大于岩石最大颗粒的 倍 两端面应平行 试件直径不得小于高度的倍 试件数量不得少于 个膨胀压力试验的试件高度应
14、大于 或大于岩石最大颗粒的 倍 两端面应平行 试件直径不得小于高度的 倍 试件数量不得少于 个试件应采用干法加工 天然含水率的变化不应超过试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等膨胀变形和加载方向分别与层理 片理 节理裂隙之间的关系试件加工方法主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 切石机 磨石机等测量平台自由膨胀率试验仪侧向约束膨胀率试验仪膨胀压力试验仪干湿温度计自由膨胀率试验应按下列步骤进行将试件放入自由膨胀率试验仪内 在试件上下分别放置透水板 顶部放置一块金属板在试件上部和四侧对称的中心部位分别安装千分表 四侧千分表与试件接触处 宜放置一块薄铜片读记千分表
15、读数 每隔 读记 次 直至 次读数不变缓慢地向盛水容器内注入纯水 直至淹没上部透水板在第 小时内 每隔 测读变形 次 以后每隔 测读变形 次 直至 次读数差不大于 为止 浸水后试验时间不得小于试验过程中 应保持水位不变 水温变化不得大于试验过程中及试验结束后 应详细描述试件的崩解 掉块表面泥化或软化等现象侧向约束膨胀率试验应按下列步骤进行将试件放入内壁涂有凡士林的金属套环内 在试件上下分别放置薄型滤纸和透水板顶部放上固定金属荷载块并安装垂直千分表 金属荷载块的质量应能对试件产生 的持续压力试验及稳定标准应符合本标准第 条的试验结束后 应描述试件表面的泥化和软化现象膨胀压力试验应按下列步骤进行将
16、试件放入内壁涂有凡士林的金属套环内 在试件上下分别放置薄型滤纸和金属透水板安装加压系统及量测试件变形的测表应使仪器各部位和试件在同一轴线上 不得出现偏心荷载对试件施加产生 压力的荷载 测读试件变形测表读数 每隔 读数 次 直至 次读数不变缓慢地向盛水容器内注入纯水 直至淹没上部透水板 观测变形测表的变化 当变形量大于 时 调节所施加的荷载 应保持试件厚度在整个试验过程中始终不变开始时每隔 读数 次 连续 次读数差小于时 改为每 读数 次 当每 读数连续 次读数差小于 时 可认为稳定并记录试验荷载 浸水后总试验时间不得少于试验过程中 应保持水位不变 水温变化不得大于试验结束后 应描述试件表面的泥
17、化和软化现象试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石自由膨胀率 侧向约束膨胀率 膨胀压力式中 岩石轴向自由膨胀率岩石径向自由膨胀率岩石侧向约束膨胀率岩石膨胀压力试件轴向变形值试件高度试件径向平均变形值试件直径或边长有侧向约束试件的轴向变形值轴向荷载试件截面积计算值取 位有效数字膨胀性试验记录应包括工程名称 试件编号 试件描述 试件尺寸 温度 试验时间 轴向变形 径向变形和轴向荷载耐崩解性试验耐崩解性试验适用于粘土岩类岩石和风化岩石试件应符合下列要求在现场采取保持天然含水量的试样并密封试样制成每块质量为 的浑圆状岩块试件 每组试验试件的数量不应少于 个试件描述应包括岩石名称 颜色 矿物成分
18、结构 风化程度 胶结物性质等主要仪器和设备应包括下列各项烘箱及干燥器天平耐崩解性试验仪 由动力装置 圆柱形筛筒和水槽组成 其中圆柱形筛筒长 直径 筛孔直径 图温度计12 345 67图 耐崩解性试验仪水槽 蜗杆 轴套 蜗轮 大轴 马达 筛筒试验应按下列步骤进行将试件装入耐崩解试验仪的圆柱形筛筒内 在的温度下烘干至恒量后 在干燥器内冷却至室温称量将装有试件的圆柱形筛筒放在水槽内 向水槽内注入纯水 使水位在转动轴下约 圆柱形筛筒以 的转速转动 后 将圆柱形筛筒和残留试件在 的温度下烘干至恒量后 在干燥器内冷却至室温称量重复本条 项的程序 求得第二次循环后的圆柱形筛筒和残留试件质量 根据需要可进行
19、个循环试验过程中 水温应保持在 范围内试验结束后 应对残留试件 水的颜色和水中沉积物进行描述 根据需要 对水中沉积物进行颗粒分析 界限含水量测定和粘土矿物分析称量精确至试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石耐崩解性指数式中 岩石 二次循环 耐崩解性指数原试件烘干质量残留试件烘干质量计算值精确至耐崩解性试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号试件描述 水的温度及试件在试验前后的烘干质量单轴抗压强度试验单轴抗压强度试验适用于能制成规则试件的各类岩石试件可用岩心或岩块加工制成 试件在采取 运输和制备过程中 应避免产生裂缝试件尺寸应符合下列要求圆柱体直径宜为含水颗粒的岩石 试件的直径应大于岩石
20、最大颗粒尺寸的倍试件高度与直径之比宜为试件精度应符合下列要求试件两端面不平整度误差不得大于沿试件高度 直径的误差不得大于端面应垂直于试件轴线 最大偏差不得大于试件含水状态可根据需要选择天然含水状态 烘干状态饱和状态或其它含水状态 试件烘干和饱和方法应符合本标准第条的规定同一含水状态下 每组试验试件的数量不应少于 个试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等加荷方向与岩石试件内层理 节理 裂隙的关系及试件加工中出现的问题含水状态及所使用的方法主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 锯石机 磨石机 车床等测量平台材料试验机试验应按下列步骤进行将试件置于试验机承压板中心
21、 调整球形座 使试件两端面接触均匀以每秒 的速度加荷直至破坏 记录破坏荷载及加载过程中出现的现象试验结束后 应描述试件的破坏形态试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石单轴抗压强度式中 岩石单轴抗压强度试件破坏荷载试件截面积计算值取 位有效数字单轴抗压强度试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 试件尺寸和破坏荷载单轴压缩变形试验单轴压缩变形试验适用于能制成规则试件的各类岩石试件应符合本标准第 条的要求试件描述应符合本标准第 条的要求主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 锯石机 磨石机 车床等测量平台材料试验机惠斯顿电桥 万用表 兆欧表电阻应变仪试验应按下列步骤进行选择电阻应变片
22、时 电阻片阻栅长度应大于岩石颗粒的倍 并应小于试件的半径 同一试件所选定的工作片与补偿片的规格 灵敏系数等应相同 电阻值相差应不大于电阻应变片应牢固地粘贴在试件中部的表面 并应避开裂隙或斑晶 纵向或横向电阻应变片的数量不得少于 片 其绝缘电阻值应大于将试件置于试验机承压板中心 调整球形座 使试件受力均匀以每秒 的速度加荷 逐级测读荷载与应变值直至破坏 测值不应少于 组记录加荷过程及破坏时出现的现象 并对破坏后的试件进行描述试验成果整理应符合下列要求岩石单轴抗压强度按式 计算按下列公式计算各级应力式中 各级应力与所测各组应变值相应的荷载试件截面积绘制应力与纵向应变及横向应变关系曲线按下列公式计算
23、岩石平均弹性模量和岩石平均泊松比式中 岩石平均弹性模量岩石平均泊松比应力与纵向应变关系曲线上直线段始点的应力值应力与纵向应变关系曲线上直线段终点的应力值应力为 时的纵向应变值应力为 时的纵向应变值应力为 时的横向应变值应力为 时的横向应变值按下列公式计算岩石割线弹性模量及相应的岩石泊松比式中 岩石割线弹性模量岩石泊松比相当于岩石单轴抗压强度 时的应力值应力为 时的纵向应变值应力为 时的横向应变值岩石弹性模量值取 位有效数字 泊松比计算值精确至单轴压缩变形试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 试件尺寸 各级荷载下的应力及纵向和横向应变值 破坏荷载三轴压缩强度试验三轴压缩强度试验采
24、用的侧压力应相等 并适用于能制成圆柱形试件的各类岩石试件应符合下列要求圆柱形试件直径应为承压板直径的同一含水状态下 每组试验试件的数量不宜少于 个其它应符合本标准第 条 第 条的要求试件描述应符合本标准第 条的要求主要仪器和设备应包括下列各项钻石机 锯石机 磨石机 车床等测量平台三轴试验机 包括测试系统和记录系统试验应按下列步骤进行侧压力可按等差级数或等比级数进行选择根据三轴试验机要求安装试件 试件应采用防油措施以每秒 的加荷速度同时施加侧压力和轴向压力至预定侧压力值 并使侧压力在试验过程中始终保持为常数以每秒 的加荷速度施加轴向荷载 直至试件完全破坏 记录破坏荷载对破坏后的试件进行描述 当有
25、完整的破坏面时 应量测破坏面与最大主应力作用面之间的夹角试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算不同侧压条件下的轴向应力式中 不同侧压条件下的轴向应力试件轴向破坏荷载试件截面积根据计算的轴向应力 及相应施加的侧压力值 在坐标图上绘制莫尔应力圆 根据库伦 莫尔强度理论确定岩石三轴应力状态下的强度参数三轴压缩强度试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 试件尺寸 各侧向压应力下各轴向破坏荷载抗拉强度试验抗拉强度试验采用劈裂法 适用于能制成规则试件的各类岩石试件应符合下列要求圆柱体试件的直径宜为 试件的厚度宜为直径的 倍 并应大于岩石最大颗粒的 倍其它应符合本标准第 条 第 条的要求试件
26、描述应符合本标准第 条的要求仪器和设备应符合本标准第 条的要求试验应按下列步骤进行通过试件直径的两端 沿轴线方向划两条相互平行的加载基线 将 根垫条沿加载基线 固定在试件两端将试件置于试验机承压板中心 调整球形座 使试件均匀受荷 并使垫条与试件在同一加荷轴线上以每秒 的速度加荷直至破坏记录破坏荷载及加荷过程中出现的现象 并对破坏后的试件进行描述试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石抗拉强度式中 岩石抗拉强度试件破坏荷载试件直径试件厚度计算值取 位有效数字抗拉强度试验的记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 试件尺寸 破坏荷载直剪试验直剪试验适用于岩块 岩石结构面以及混凝土与岩石
27、胶结面应在现场采取试件 在采取 运输和制备过程中 应防止产生裂缝和扰动试件尺寸应符合下列要求岩块直剪试验试件的直径或边长不得小于 试件高度应与直径或边长相等岩石结构面直剪试验试件的直径或边长不得小于 试件高度与直径或边长相等 结构面应位于试件中部混凝土与岩石胶结面直剪试验试件应为方块体 其边长不宜小于 胶结面应位于试件中部 岩石起伏差应为边长的混凝土骨料的最大粒径不得大于边长的含水状态可根据需要采用天然含水状态 饱和状态或其它含水状态每组试验试件的数量不应少于 个试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程度 胶结物性质等层理 片理 节理裂隙的发育程度及其与剪切方向的关系结构面
28、的充填物性质 充填程度以及试件在采取和制备过程中受扰动的情况混凝土与岩石胶结面的试件 应测定岩石表面的起伏差并绘制其沿剪切方向的高度变化曲线 混凝土的配合比 胶结质量及实测标号主要仪器和设备应包括下列各项试件制备设备试件饱和设备直剪试验仪试件安装应符合下列规定将试件置于金属剪切盒内 试件与剪切盒内壁之间的间隙以填料填实 使试件与剪切盒成为一个整体 预定剪切面应位于剪切缝中部安装试件时 法向荷载和剪切荷载应通过预定剪切面的几何中心 法向位移测表和水平位移测表应对称布置 各测表数量不宜少于 只法向荷载的施加方法应符合下列规定在每个试件上 分别施加不同的法向应力 所施加的最大法向应力 不宜小于预定的
29、法向应力对于岩石结构面中具有充填物的试件 最大法向应力应以不挤出充填物为宜不需要固结的试件 法向荷载一次施加完毕 即测读法向位移 后再测读一次 即可施加剪切荷载需固结的试件 在法向荷载施加完毕后的第一小时内 每隔 读数 次 然后每半小时读数 次 当每小时法向位移不超过 时 即认为固结稳定 可施加剪切荷载在剪切过程中 应使法向荷载始终保持为常数剪切荷载的施加方法应符合下列规定按预估最大剪切荷载分 级施加 每级荷载施加后即测读剪切位移和法向位移 后再测读一次即施加下一级剪切荷载直至破坏 当剪切位移量变大时 可适当加密剪切荷载分级将剪切荷载退至零 根据需要 待试件充分回弹后 调整测表 按上述步骤 进
30、行摩擦试验试验结束后 应对试件剪切面进行描述准确量测剪切面面积详细描述剪切面的破坏情况 擦痕的分布 方向和长度测定剪切面的起伏差 绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线当结构面内有充填物时 应准确判断剪切面的位置 并记述其组成成分 性质 厚度 构造 根据需要测定充填物的物理性质试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算各法向荷载下的法向应力和剪应力式中 作用于剪切面上的法向应力作用于剪切面上的剪应力作用于剪切面上的总法向荷载作用于剪切面上的总剪切荷载剪切面积绘制各法向应力下的剪应力与剪切位移及法向位移关系曲线 根据曲线确定各剪切阶段特征点的剪应力根据各剪切阶段特征点的剪应力和法向应力绘制关系曲线 按库
31、伦表达式确定相应的岩石抗剪强度参数直剪试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 剪切面积 各法向荷载下各级剪切荷载时的法向位移及剪切位移点荷载强度试验点荷载强度试验适用于各类岩石试件可用钻孔岩心 或从岩石露头 勘探坑槽 平洞 巷道中采取的岩块 试件在采取和制备过程中 应避免产生裂缝试件尺寸应符合下列规定当采用岩心试件作径向试验时 试件的长度与直径之比不应小于 作轴向试验时 加荷两点间距与直径之比宜为当采用方块体或不规则块体试件作试验时 加荷两点间距宜为 加荷两点间距与加荷处平均宽度之比宜为试件长度不应小于加荷两点间距试件含水状态可根据需要选择天然含水状态 烘干状态饱和状态或其它含水
32、状态 试件烘干和饱和方法应符合本标准第条的规定同一含水状态下的岩心试件数量每组应为 个 方块体或不规则块体试件数量每组应为 个试件描述应包括下列内容岩石名称 颜色 矿物成分 结构 风化程序 胶结物性质等试件形状及制备方法加荷方向与层理 节理 裂隙的关系含水状态及所使用的方法本试验应采用点荷载试验仪试验应按下列步骤进行径向试验时 将岩心试件放入球端圆锥之间 使上下锥端与试件直径两端紧密接触 量测加荷点间距 接触点距试件自由端的最小距离不应小于加荷两点间距的轴向试验时 将岩心试件放入球端圆锥之间 使上下锥端位于岩心试件的圆心处并与试件紧密接触 量测加荷点间距及垂直于加荷方向的试件宽度方块体与不规则
33、块体试验时 选择试件最小尺寸方向为加荷方向 将试件放入球端圆锥之间 使上下锥端位于试件中心处并与试件紧密接触 量测加荷点间距及通过两加荷点最小截面的宽度 或平均宽度 接触点距试件自由端的距离不应小于加荷点间距的稳定地施加荷载 使试件在 内破坏 记录破坏荷载试验结束后 应描述试件的破坏形态 破坏面贯穿整个试件并通过两加荷点为有效试验试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算岩石点荷载强度式中 未经修正的岩石点荷载强度破坏荷载等价岩心直径径向试验时 应按下列公式计算等价岩心直径式中 加荷点间距上下锥端发生贯入后 试件破坏瞬间的加荷点间距轴向 方块体或不规则块体试验时 应按下列公式计算等价岩心直径式中
34、 通过两加荷点最小截面的宽度 或平均宽度当加荷两点 间距不等于 时 应对计算值进行修正当其试验数据较多 且同一组试件中的等价岩心直径具有多种尺寸 而加荷两点间距不等于 时 应根据试验结果 绘制与破坏荷载 的关系曲线 并在曲线上查找 对应的 值 按下列公式计算岩石点荷载强度式中 经尺寸修正后的岩石点荷载强度根据 关系曲线 为 时的 值当加荷两点间距不等于 且其试验数据较少 不宜采用上述方法修正时 应按下列公式计算岩石点荷载强度式中 修正系数修正指数 由同类岩石的经验值确定按下式计算岩石点荷载强度各向异性指数式中 岩石点荷载强度各向异性指数垂直于弱面的岩石点荷载强度平行于弱面的岩石点荷载强度按式
35、计算的垂直和平行弱面岩石点荷载强度应取平均值 平均值的计算 当一组有效的试验数据不超过 个时 应舍去最高值和最低值 再计算其余数的平均值 当一组有效数据超过 个时 可舍去前二个高值和后二个低值 再计算其余数的平均值计算值精确至点荷载强度试验记录应包括工程名称 取样位置 试件编号 试件描述 试验类型 试件尺寸 破坏荷载岩体变形试验承压板法试验承压板法试验适用于各类岩体试验地段开挖时 应减少对岩体的扰动和破坏在岩体的预定部位加工试点 并应符合下列要求试点面积应大于承压板 其中加压面积不宜小于试点表面范围内受扰动的岩体 宜清除干净并修凿平整岩面的起伏差 不宜大于承压板直径的在承压板以外 试验影响范围
36、以内的岩体表面 应平整 无松动岩块和石碴试点表面应垂直预定的受力方向试点的边界条件 应符合下列要求承压板的边缘至试验洞侧壁或底板的距离 应大于承压板直径的 倍 承压板的边缘至洞口或掌子面的距离 应大于承压板直径的 倍 承压板的边缘至临空面的距离 应大于承压板直径的 倍两试点承压板边缘之间的距离 应大于承压板直径的倍试点表面以下 倍承压板直径深度范围内岩体的岩性宜相同试点的反力部位 应能承受足够的反力 岩石表面应凿平采用钻孔轴向位移计进行深部岩体变形量测的试点 应在试点中心钻孔 钻孔应与试点岩面垂直 钻孔直径应与钻孔轴向位移计直径一致 孔深不应小于承压板直径的 倍试点可在天然含水状态下 也可在人
37、工浸水条件下进行试验地质描述应包括下列内容试段开挖和试点制备的方法及出现的情况岩石名称 结构及主要矿物成分岩体结构面的类型 产状 宽度 延伸性 密度 充填物性质 以及与受力方向的关系等试段岩体风化状态及地下水情况应提供试段地质展示图 试段地质纵横剖面图 试点地质素描图和试点中心钻孔柱状图主要仪器和设备应包括下列各项液压千斤顶 刚性承压板法环形液压枕 柔性承压板法或中心孔法液压泵及高压管路稳压装置刚性承压板环形钢板与环形传力箱传力柱垫板楔形垫块反力装置测表支架变形测表钻孔轴向位移计钻机及辅助设备刚性承压板法加压与传力系统安装应符合下列规定清洗试点岩体表面 铺一层水泥浆 放上刚性承压板 轻击承压板
38、 挤出多余水泥浆 并使承压板平行试点表面 水泥浆的厚度不宜大于 并应防止水泥浆内有气泡4567 8 91211 14153211213 9 56183819101113 151617在承压板上放置千斤顶 千斤顶的加荷中心应与承压板中心重合在千斤顶上依次安装垫板 传力柱 垫板 在垫板和反力后座岩体之间浇筑混凝土或安装反力装置 图图 刚性承压板法试验安装砂浆顶板 垫板 传力柱 圆垫板 标准压力表液压千斤顶 高压管 接油泵 磁性表架 工字钢梁钢板 刚性承压板 标点 千分表 滚轴混凝土支墩 木柱 油泵 接千斤顶 木垫 木梁安装完毕后 可起动千斤顶稍加压力 也可在传力柱与垫板之间加一楔形垫块 楔进楔形垫
39、块 使整个系统结合紧密应使整个系统所有部件的中心 保持在同一轴线上并与加压方向一致应保证系统具有足够的刚度和强度柔性承压板法加压与传力系统安装应符合下列规定进行中心孔法试验的试点 应先在钻孔内安装钻孔轴向位移计 钻孔轴向位移计的测点 可按承压板直径的6D3D2D1D5D1.5D5411 1213109876321倍孔深处选择其中的若干点进行布置 但孔口及孔底应设有测点 图清洗试点岩体表面 铺一层水泥浆 放上凹槽已用水泥砂浆填平并经养护的环形液压枕 挤出多余水泥浆 并使环形液压枕平行试点表面 水泥浆的厚度不宜大于 并应防止水泥浆内有气泡在环形液压枕上放置环形钢板和环形传力箱其它应符合本标准第 条
40、 的规定图 柔性承压板中心孔法安装混凝土顶板 钢板 斜垫板 多点位移计 锚头传力柱 测力枕 加压枕 环形传力箱 测架环形传力枕 环形钢板 小螺旋顶量测系统安装应符合下列规定在承压板两侧各安放测表支架 根 支承形式以简支为宜 支架的支点必须设在试点的影响范围以内 可采用浇筑在岩面上的混凝土墩作支点 防止支架在试验过程中产生沉陷在支架上通过磁性表座安装测表 对于刚性承压板 应在PP2P101 2Wo Wo WoWoWo45%0P1P2PWoWo5%Wo1 2Wo Wo(a)逐 级 一 次 循 环 法(b)逐 级 多 次 循 环 法承压板上对称布置 个测表 对于柔性承压板 包括中心孔法 应在柔性承压
41、板中心岩面上布置 个测表根据需要 可在承压板外的影响范围内 通过承压板中心且相互垂直的二条轴线上布置测表水泥浆和混凝土应进行养护试验及稳定标准应符合下列规定试验最大压力不宜小于预定压力的 倍 压力宜分为级 按最大压力等分施加图 相对变形变化的计算加压前应对测表进行初始稳定读数观测 每隔 同时测读各测表 次 连续 次读数不变 方可开始加压试验 并将此读数作为各测表的初始读数值 钻孔轴向位移计各测点观测 可在表面测表稳定不变后进行初始读数加压方式宜采用逐级一次循环法 或逐级多次循环法 当采用逐级一次循环法加压时 每一循环压力应退至零每级压力加压后应立即读数 以后每隔 读数 次当刚性承压板上所有测表
42、或柔性承压板中心岩面上的测表相邻两次读数差与同级压力下第一次变形读数和前一级压力下最后一次变形读数差之比小于 时 可认为变形稳定 并进行退压 图退压后的稳定标准 与加压时的稳定标准相同在加压 退压过程中 均应测读相应过程压力下测表读数一次中心孔中各测点及板外测表可在读取稳定读数后进行一次读数试验期间 应控制试验环境温度的变化试验结束后 应及时拆卸试验设备试验成果整理应符合下列要求当采用刚性承压板法量测岩体表面变形时 按下列公式计算变形参数式中 岩体弹性 变形 模量 当以总变形 代入式中计算的为变形模量 当以弹性变形 代入式中计算的为弹性模量岩体变形按承压板面积计算的压力承压板直径泊松比当采用柔
43、性承压板法量测岩体表面变形时 按下列公式计算变形参数式中 环形柔性承压板的外半径和内半径板中心岩体表面的变形当采用柔性承压板法量测中心孔深部变形时 按下列公式计算变形参数式中 深度为 处的岩体变形测点深度与承压板尺寸 测点深度和泊松比有关的系数当柔性承压板中心孔法量测到不同深度两点的岩体变形值时 两点之间岩体的视变形模量应按下列公式计算式中 深度分别为 和 处的岩体变形深度分别为 和 处的相应系数应绘制压力与变形关系曲线 压力与变形模量关系曲线压力与弹性模量关系曲线 以及沿中心孔不同深度的压力与变形曲线承压板法岩体变形试验记录应包括工程名称 试点编号试点位置 试验方法 试点描述 测表布置 承压
44、板尺寸 各级压力下的测表读数钻孔变形试验钻孔变形试验适用于软岩和中坚硬岩体试点应符合下列要求试验孔应铅直 孔壁应平直光滑 孔径根据仪器要求确定在受压范围内 岩性应均一 完整 钻孔直径 倍范围内的岩性应相同两试点加压段边缘之间的距离不应小于 倍加压段的长度 加压段边缘距孔口的距离不应小于 倍加压段的长度 加压段边缘距孔底的距离不应小于 倍加压段的长度地质描述应包括下列内容钻孔钻进过程中的情况岩石名称 结构及主要矿物成分岩体结构面的类型 产状 宽度 充填物性质地下水水位 含水层与隔水层分布应提供钻孔平面布置图和钻孔柱状图主要仪器和设备应包括下列各项钻孔压力计或钻孔膨胀计起吊设备扫孔器 模拟管校正仪
45、试验准备应包括下列内容向钻孔内注水至孔口 将扫孔器放入孔内进行扫孔 直至上下连续 次收集不到岩块为止 将模拟管放入孔内直至孔底 如畅通无阻即可进行试验按仪器使用要求 进行钻孔压力计或钻孔膨胀计探头直径标定应将组装后的探头放入孔内预定深度 并经定向后立即施加 的初始压力 探头即自行固定 读取初始读数试验最大压力应根据需要而定 可为预定压力的倍 压力可分为 级 按最大压力等分施加加压方式宜采用逐级一次循环法或大循环法变形稳定标准应符合下列规定当采用逐级一次循环法时 加压后立即读数 以后每隔读数 次 当相邻两次读数差与同级压力下第一次变形读数和前一级压力下最后一次变形读数差之比小于 时 可认为变形稳
46、定 即可进行退压当采用大循环法时 相邻两循环的读数差与第一次循环的变形稳定读数之比小于 时 可认为变形稳定 即可进行退压但大循环次数不应少于 次退压后的稳定标准与加压时的稳定标准相同在每一循环过程中退压时 压力应退至初始压力 最后一次循环在退至初始压力后 应进行稳定值读数 然后将全部压力退至零 并保持一段时间 再移动探头试验结束后 应及时取出探头 对橡皮囊上的压痕进行描述 以确定孔壁岩体掉块和开裂的位置及方向试验成果整理应符合下列要求按下列公式计算变形参数式中 岩体弹性 变形 模量 当以总形形 代入式中计算的为变形模量 当以弹性变形 代入式中计算的为弹性模量计算压力 为试验压力与初始压力之差实
47、测点钻孔直径岩体泊松比岩体径向变形应绘制各测点的压力与变形关系曲线 各测点的压力与变形模量关系曲线 压力与弹性模量关系曲线以及与钻孔岩心柱状图相对应的沿孔深的弹性模量 变形模量分布图钻孔变形试验记录应包括工程名称 钻孔编号 钻孔位置钻孔岩心柱状图 测点深度 试验方法 测点方向 测点钻孔直径初始压力 各级压力下的读数岩体强度试验岩体结构面直剪试验岩体结构面直剪试验适用于岩体中的各类结构面试验地段的开挖 应减少对岩体结构面产生扰动和破坏在岩体的预定部位加工试体 并应符合下列要求结构面剪切面积不宜小于 最小边长不宜小于试体高度不宜小于最小边长的试体间距宜大于最小边长试体的推力方向应与预定剪切方向一致
48、在试体的推力部位 应留有安装千斤顶的足够空间 平推法应开挖千斤顶槽试体周围结构面的充填物及浮渣应清除干净对结构面上部不需要浇筑保护套的完整岩石试体 各个面应大致修凿平整 顶面宜平行预定剪切面 对加压过程中可能出现破裂或松动的试体 应浇筑钢筋混凝土保护套或采取其它保护措施 保护套应具有足够的强度和刚度 顶面应平行预定剪切面 底部应在预定剪切面的上部边缘对剪切面倾斜的试体或有夹泥层的试体 在加工前 应采取保护措施试体可在天然含水状态下剪切 也可在人工浸水条件下剪切每组试验试体的数量 不宜少于 个地质描述应包括下列内容试验地段开挖 试体制备方法及出现的情况结构面的产状 成因 类型 连续性 结构面壁强
49、度及起伏情况充填物的厚度 矿物成分 颗粒组成 泥化软化程度 风化程度 含水状态等结构面两侧岩体的名称 结构及主要矿物成分试段的地下水情况应提供试验地段工程地质图 试体地质素描图和结构面剖面示意图主要仪器和设备应包括下列各项液压千斤顶或液压枕液压泵及管路稳压装置压力表垫板滚轴排传力柱传力块斜垫块反力装置测表支架磁性表座位移测表法向荷载系统安装应符合下列规定在试体顶部铺设一层水泥砂浆 放上垫板 轻击垫板 使垫板平行预定剪切面 试体顶部也可铺设橡皮板或细砂在垫板上依次放上滚轴排 垫板 液压千斤顶或液压枕 垫板 传力柱及顶部垫板在垫板和反力座之间浇筑混凝土或安装反力装置安装完毕后 可起动千斤顶稍加压力 使整个系统结合紧密应使整个系统的所有部件 保持在加压方向的同一轴线上 并垂直预定剪切面 垂直荷载的合力应通过预定剪切面中心应保证法向荷载系统具有足够的刚度和强度
