岩石试验的基本知识及操作流程-PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,岩石试验的基本知识及操作流程,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,岩石试验的基本知识及操作流程,*,岩石试验的基本知识,及操作流程,岩石试验的基本知识及操作流程,一、岩石的定义、应用及特点,二、岩石试验项目,三、试验前的准备,四、试验的操作,五、试验认识的误区,岩石试验的基本知识及操作流程,岩石试验的基本知识及操作流程,一、,岩石的定义、应用及特点,1,、岩石的定义,岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体，它是构成地壳和地幔的主要物质,2、岩石的应用及特点,道路及桥涵工程使用的块状石料，一种是由天然岩石经开采加工而成的，另一种是由天然的卵石、漂石、巨石加工而成的。主要用于浆砌工程。是一种地方性材料，便于就地取材，节约成本。,3,岩石试验的基本知识及操作流程,二、岩石试验项目,1,、岩石试验,测试岩石物理力学性质的试验。,2,、分类：室内试验和现场原位测试两种。,室内试验的主要项目,：含水率、颗粒密度和块体密度试验、吸水性、饱和吸水性、变形试验、单轴抗压试验、点荷载试验、抗剪强度试验,(,包括直剪试验、三轴试验,),、膨胀性试验及抗拉试验。,原位测试的主要项目,：岩体现场变形试验、直剪试验、三轴试验、岩体应力测试等。,这里我们重点介绍室内试验。,试验所依据的标准,铁路工程岩石试验规程,TB10115-2014,4,岩石试验的基本知识及操作流程,三、试验前的准备,1,、岩样规格与数量,满足表,3.0.5,规定,岩石试验的基本知识及操作流程,三、试验前的准备,1,、岩样规格与数量,续表表,3.0.5,岩石试验的基本知识及操作流程,三、试验前的准备,2,、包装运输,（,1,）岩石,1,）样品按照试验项目采取具有代表性的岩芯或岩块。,3,）样品送样时应按钻孔分开，以便及时核对数量。如样品不多，也可按工点送样。,4,）运输样品时应有专门的运输箱密封，防止岩石震动、晃动。搬运和装卸时尽量轻拿轻放，以免样品损坏。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,1,、含水率,（,1,）试验目的：,测定岩石在天然状态下的含水率，间接反映岩石中空隙的多少、岩石的致密程度等特性,。,（,2,）检测方法：,烘干法：,称试件烘干前质量，然后放入烘箱内，在105110的温度下烘24h；对于易逸出结晶水矿物的岩石烘干温度控制在405下烘24h，然后将试件从烘箱中取出，放在干燥器中冷却至室温，称烘干后试件质量。,2、颗粒密度,采用量瓶法。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,2,、块体密度,（,1,）试验目的：测定岩石的块体密度,。,（,2,）检测方法及适用范围：,a、量积法：适用于能制成规则试件的各类岩石。,b、水中称量法：测定除遇水崩解、溶解和干缩湿涨以外的各类岩石。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,3,、颗粒密度（比重）,（,1,）检测目的：测定土的颗粒密度，用于计算土的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。（土体内固体颗粒质量与颗粒体积之比值，即为颗粒密度）,（,2,）检测方法及适用范围：,a,、比重瓶法：粒径小于,5mm,的土；,b,、浮称法：粒径大于、等于,5mm,的土，且其中大于,20mm,的颗粒含量应小于总土质量的,10%,。,c,、虹吸法：粒径大于、等于,5mm,的土，且其中大于,20mm,的颗粒含量应大于总土质量的,10%,。,颗粒密度一般可采用经验值。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,5,、界限含水量,（,1,）概述,a.,液限。土从塑态向流态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的上限含水量。以“,%”,表示。,b.,塑限。土从半固态向塑态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的下限含水量。以“,%”,表示,c.,塑性指数。,Ip=WL-WP,粘性土处于可塑状态时的含水量变化范围。,Ip,越大，可塑性越高，大压缩性土。,d.,液性指数。,IL,土的相对稠度。即土的天然含水量与界限含水量的关系。,IL=,（,W-WP,）,/,（,WL-WP,）,e.,缩限。当土达到塑限后继续变干，土的体积随之减小，当收缩达到某一含水量后土的体积不再收缩，此时的含水量为缩限。,（,2,）试验的目的：根据,WL,、,WP,计算,Ip,、,IL,，为土的分类、工程设计、施工提供依据。,（,3,）适用范围：粒径,0.5mm,，有机质,5%,。,（,4,）检测方法：液限：联合测定法、碟式仪法,塑限：联合测定法、搓条法,（,5,）联合测定法仪器设备：试锥,76g,锥角,30,。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,6,、相对密度,（,1,）概念。相对密度即无黏性土处于最松散状态孔隙比与天然状态（或给定）孔隙比之差和最松散状态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。,（,2,）试验目的：测定相对密度，用以判定砂类土或碎石类土的密实状态，从而确定其工程特性，为设计和施工提供依据。,（,3,）适用范围：,砂的相对密度试验适用于颗粒粒径小于,5 mm,、且粒径,2,5 mm,的试样质量不大于试样总质量的,15%,及粒径小于,0.075 mm,的颗粒质量不大于总土质量的,12%,；,砾和碎石类土的相对密度试验适用于最大粒径为,60 mm,、且粗颗粒中小于,0.075 mm,的颗粒含量不得大于,12%,。,（,4,）注意事项：,a.,相对密度,Dr,的变化范围在,0,1,之间,相对密度越大，越密实。,b.,砂类土尤其是碎石类土的颗粒级配不稳定，其最大最小干密度也变化很大，在实际应用中应密切关注其变化。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,7,、渗透试验,（,1,）试验目的：用于测定土的渗透系数,k,。,（,2,）本试验根据不同土类，才用下列方法：,1,）常水头法：适用于砂土及含少量砾石的无黏聚性土。,2,）变水头法：适用于粉土和黏性土。,（,3,）本试验用水应才用纯水或洁净的天然水，试验前应用抽气法或煮沸法进行脱气，避免水中溶解的空气影响土的渗透系数。,（,4,）试验操作,1,）制样：先在环刀内壁涂抹凡士林，制取试样,时均匀，平稳下压,（防止土样开裂及土样与环刀,接触部位出现缝隙）,，并且边下压边用钢丝锯消,除环刀外多余的土样。,2,）安装试样：在试样容器内壁涂抹凡士林，,试样装好后，从排气口排出容器中的空气。,3,）试验：试验过程总结为三个时间段的三个落差。,4,）计算。,14,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,8,、天然坡角试验,（,1,）试验目的：用于测定砂类土在充分风干状态和水下状态的天然坡角。,（,2,）试验采用圆盘提升法，适用于最大粒径小于,5mm,的无黏性砂类土,（,3,）仪器设备：,a.,天然坡度仪：圆盘直径,100mm,适用于粒径小于,2mm,的砂类土，,圆盘直径,200mm,适用于粒径小于,5mm,的砂类土。,b,其他：勺、水槽等。,（,4,）试验操作：,a.,取代表性的充分风干试样若干（,或烘干试样）转动制动器，使圆盘落入底盘中。用勺,沿铁杆四周倾倒试验，勺离试验表面高度始终保持在,10mm,左右，直至圆盘边缘蓄满。,b.,提起圆盘，读取铁杆上的刻度，为干燥休止角。,c.,将盛满试样的圆盘缓缓沉入水槽中，当椎体全,部侵入水中后，停止下沉，待试样充分饱和，直至,无气泡上升。,d.,缓缓转到制动器，将圆盘提出水面，读取铁杆上的,刻度，为水下休止角。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,9.,标准吸湿含水率,（,1,）试验目的与适用范围：本试验适用于在温度,20,。,C,+,2,。,C,、相对湿度为,60%,+,5%,标准条件下，进行土样标准吸湿含水率的测定，同时也可以间接确定土样或水泥等细粒材料的比表面积等性质。,（,2,）仪器设备：,a.,烘箱（,105-110,。,C,）,b.,天平：精度,0.001g,c.,称量盒：采用铝盒。直径不大于,6cm,，高度不大于,1.5cm,。,d.,试验装置：装有干燥剂的干燥缸、装有饱和溴化钠溶液的密闭容器；或恒温恒湿箱等。,（,3,）试验操作,a.,将洁净的铝盒置于,105-110,。,C,的恒温下烘,3-4h,，取出在干燥箱内 冷却至室温，称量。反复操作，直至恒重（前后两次质量相差不大于,0.001g),记下铝盒质量。,b.,取代表性天然土样约,4g,，削成薄片状，置于已知质量（,m,。）的铝盒中，将土样平铺盒底，盖紧盒盖称量盒与湿土总质量（,m,1,）。,c.,将试样放置在装有饱和溴化钠溶液容器内的多孔板上。,d.,每天取出土样称重，记下盒与湿土总质量，直至恒重，记下盒与恒定湿土总质量（,m,2,）准确至,0.001g,。,e.,将恒定质量的土样放入烘箱，烘干,8h,，取出改好盒盖，放入干燥箱冷却至室温，立即称量。如此反复操作，直至恒重，记下质量（,m,3,），准确至,0.001g,。,（,4,）计算,标准吸湿含水率,w,a,=,（,m,2,-m,3,）,/,（,m,3,-m,0,）,*100,16,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,10,、固结（压缩）,（,1,）固结试验需提供每级压力下的孔隙比、压缩系数、压缩模量、和,ep,曲线。,（,2,）固结试验适用于饱和黏性土，当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土。固结试验加压等级一般为,50,、,100,、,200,、,300,、,400kPa,。有特殊要求时，按地质专业技术人员要求进行。稳定标准为固结,24h,或每小时试样变形量不大于,0.005mm,（标准固结），另需提供固结系数、渗透系数（估算）。,（,3,）对渗透性较大的非饱和土，主要为求压缩系数和压缩模量时，压缩试验可采用,1h,快速试验方法。,400 kPa,以内的固结加压等级为,50,、,100,、,200,、,300,、,400,；,400 kPa,以上固结加压等级为,50,、,100,、,200,、,400,、,600,、,800,、,1200,、,1600kPa,。,（,4,）高压固结试验的加压等级为,12.5,、,25,、,50,、,100,、,200,、,400,、,800,、,1600,、,3200kPa,，报告中需额外提供压缩指数、前期固结压力和,e-log(p),曲线。,（,5,）回弹试验应由地质技术人员确定回弹压力。地质技术人员未确定回弹压力时，回弹压力不应大于前期固结压力且不宜大于,400kPa,。,（,6,）饱和试样或工程上要求浸水的试样，在施加第一级压力后，应立即向容器内注水，使试样在水下进行试验。非饱和试样，应用湿棉纱围住加压盖板四周，防止试验过程中水分的蒸发。,（,7,）固结仪应进行仪器变形校正，某级压力下土的变形量等于该压力下总的变形量减去该压力下仪器变形量的差。,岩石试验的基本知识及操作流程,四、试验的操作,11,直接剪切试验,（,1,）直剪试验应取,4,个环刀试样，对剪切点离散的尚应增加试样个数，以保证抗剪强度与垂直压力关系曲线呈线性。各实测点与直线上对应点的抗剪强度之差不超过直线上对应点抗剪强度的,5,。,（,2,）直剪试验最大加压应根据土的软硬状态确定。一般加压等级为,50,、,100,、,150,、,200 kPa,或,50,、,100,、,200,、,300 kPa,。对于软土，应减小压力，最小压力宜为,25 kPa,，避免试样挤出。对于硬土，当取样深度大于,20m,时，加压等级为,100,、,200,、,300,、,400 kPa,。,（,3,）剪切速率快剪应在,0.8,1.2mm/min,，慢剪应为,0.002mm/min,。,（,4,）固结快剪试验应使试样固结稳定后再进行剪切试验。固结稳定标准为每小时变形量：黏性土不大于,0.005mm,，粉土和砂类土不大于,0.01mm,。,（,5,）剪切试验记录应能够反映试验过程中抗剪强度值的变化情况，能够确定峰值点或稳定值，不能仅仅记录一个