工程岩体试验方法标准.doc

.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1 2 3 4 5 6 7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45 67 8 911 12 14 15321 12 13 9 56 18 3 819101113 1516 17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6D 3D 2D 1D 5D1.5D5411 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当剪切面为倾斜时对法向荷载系统应加支撑为适应剪切过程中可能出现的试体上抬现象液压千斤顶活塞在安装前应起动部分行程剪切荷载系统安装应符合下列规定在试体受力面用水泥砂浆粘贴一块垫板使垫板垂直预定剪切面在垫板后依次安放传力块平推法或斜垫板斜推法液压千斤顶垫板在垫板和反力座之间浇筑混凝土应使剪切方向与预定的推力方向一致其投影应通过预定剪切面中心平推法剪切荷载作用轴线应平行预定剪切面着力点与剪切面的距离不宜大于剪切方向试体长度的斜推法剪切荷载方向应按预定的角度安装剪切荷载和法向荷载合力的作用点应在预定剪切面的中心量测系统安装应符合下列规定安装测表支架支架的支点应在变形影响范围以外在支架上通过磁性表座安装测表在试体的对称部位分别安装剪切位移和法向位移测表每种测表数量不宜少于只量测试体的绝对位移根据需要可在试体与基岩表面之间布置量测试体相对位移的测表水泥砂浆和混凝土应进行养护法向荷载的施加方法应符合下列规定在每个试体上分别施加不同的法向荷载其值为最大法向荷载的等分值其最大法向应力不宜小于预定法向应力对具有充填物的试体最大法向荷载的施加以不挤出充填物为宜对每个试体法向荷载宜分级施加每隔施加一级并测读每级荷载下的法向位移在最后一级荷载作用下要求法向位移值相对稳定然后施加剪切荷载法向位移的稳定标准为对无充填结构面每隔读数次连续两次读数之差不超过对有充填物结构面可根据结构面的厚度和性质按每隔或读数次连续两次读数之差不超过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的最大剪切荷载分级施加当剪切位移明显增大时可适当增加剪切荷载分级剪切荷载的施加以时间控制对无充填结构面每隔加荷次对有充填物结构面可根据剪切位移的大小按每隔或加荷次加荷前后均需测读各测表读数试体剪断后应继续施加剪切荷载直到测出大致相等的剪切荷载值为止将剪切荷载缓慢退荷至零观测试体回弹情况根据需要调整设备和测表按上述同样方法进行摩擦试验当采用斜推法分级施加斜向荷载时应同步降低由于施加斜向荷载而产生的法向分荷载增量保持法向荷载始终为一常数试验结束后应对剪切面进行描述准确量测剪切面面积详细记述剪切面的破坏情况擦痕的分布方向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对结构面中的充填物应记述其组成成分性质厚度必要时应测定充填物的物理性质试验成果整理应符合下列要求平推法按式和式计算各法向荷载下的法向应力和剪应力斜推法按下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总斜向荷载斜向荷载施力方向与剪切面的夹角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上述曲线确定各阶段特征点剪应力绘制各阶段的剪应力和法向应力的关系曲线确定相应的抗剪强度参数岩体结构面直剪试验记录应包括工程名称试体编号试体位置试验方法试体描述剪切面积测表布置各法向荷载下各级剪切荷载时的法向位移及剪切位移岩体直剪试验岩体直剪试验适用于各类岩体试体应符合下列要求在预定的试验部位加工成方形试体其底部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周围岩面宜修凿平整需要浇筑保护套的试体保护套底部应达到预定的剪切缝上部边缘剪切缝的宽度宜为推力方向试体长度的其它应符合本标准第条和第条的规定地质描述应包括下列内容试验地段开挖试体制备的方法及出现的情况岩石名称结构及主要矿物成分7 2 5 8 239265412接油泵接油泵d/2d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验段岩体完整程度风化程度及地下水情况应提供试验地段工程地质图试体展示图主要仪器和设备应符合本标准第条的规定设备安装应符合下列规定斜推法试验中剪切荷载和法向荷载合力的作用点应通过预定剪切面的中心并通过预留剪切缝宽的处图图岩体直剪斜推法试验砂浆顶板钢板传力柱压力表液压千斤顶滚轴排混凝土后座斜垫板钢筋混凝土保护罩其它应符合本标准第条的有关规定试验及稳定标准应符合下列规定法向荷载一次施加完毕加荷后立即读数以后每隔读数次当连续二次读数之差不超过时即认为稳定可施加剪切荷载剪切荷载按预估最大剪切荷载分级施加每隔加荷次加荷前后均需测读各测表读数其它应符合本标准第条的有关规定试验结束后应对剪切面进行下列描述准确量测剪切面面积详细记述剪切面的破坏情况破坏形式及范围剪切碎块的大小位置及范围擦痕的分布方向及长度绘制剪切面素描图并作剪切面等高线图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试验成果整理应符合本标准第条的要求岩体应力测试孔壁应变法测试孔壁应变法测试适用于无水完整或较完整的岩体在测点的测段内岩性应均一完整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测点的地应力现象应提供区域地质图测区工程地质图测点工程地质剖面图和钻孔柱状图主要仪器和设备应包括下列各项钻机金刚石钻头包括小孔径钻头大孔径钻头扩孔器磨平钻头和锥形钻头规格应与应变计配套孔壁应变计电阻应变仪安装器具围压器测试准备应包括下列内容根据测试要求选择适当场地并将钻机安装牢固用大孔径钻头钻至预定测试深度取出岩心进行描述用磨平钻头磨平孔底用锥形钻头打喇叭口用小孔径钻头钻测试孔要求与大孔同轴深取出岩心进行描述当孔壁不光滑时应采用金刚石扩孔器扩孔当岩心破碎时应重复步骤直至找到完整岩心位置清洗测试孔并对孔壁进行干燥处理仪器安装应符合下列规定在测试孔孔壁和应变计上均匀涂上粘结胶用安装器将应变计送入测试孔就位定向并施加一定的预压力保证应变计牢固地粘结在孔壁上待粘结胶充分固化后检查系统绝缘值不应小于取出安装器量测测点方位角及深度测试及稳定标准应符合下列规定从钻具中引出应变计电缆接通仪器向钻孔内注水每隔读数次连续次读数相差不超过时即认为稳定并将此读数作为初始值按预定分级深度钻进进行套钻解除每级深度宜为每解除一级深度停钻读数连续读取次套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区解除至一定深度后应变计读数趋于稳定但最小解除深度即应变计中应变丛位置至解除孔孔底深度不得小于岩心外径的倍向钻孔内继续注水每隔读数一次连续次读数之差不超过时可认为稳定不再解除在解除过程中当发现异常情况时应及时停机检查并记录备案检查系统绝缘值退出钻具并取出岩心进行描述岩心围压试验应按下列步骤进行现场测试结束后应立即将解除后的岩心连同其中的应变计放入围压器中进行围压率定试验其间隔时间不宜超过当采用大循环加压时压力宜分为级最大压力应大于预估的岩体最大主应力大循环次数不应少于次当采用逐级加压时读数稳定标准应符合本标准第条的规定测试成果整理应符合下列要求按本标准附录的规定计算岩体空间应力根据岩心解除应变值和解除深度绘制解除过程曲线根据围压试验资料绘制压力与应变关系曲线计算岩石弹性模量和泊松比孔壁应变法测试记录应包括工程名称测点编号测点位置试验方法地质描述测试深度相应于解除深度的各电阻片应变值各电阻片及应变丛布置钻孔轴向方位角围压率定曲线孔径变形法测试孔径变形法测试适用于完整和较完整的岩体在测点的测段内岩性应均一完整地质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孔径变形计其它应符合本标准第条的规定进行测试准备并应符合本标准第条的规定并冲洗测试孔直至回水不含岩粉为止仪器安装应符合下列规定将孔径变形计与应变仪连接然后装上定位器用安装杆送入测试孔内孔径变形计应变钢环的预压缩量宜为在将孔径变形计送入测试孔的过程中应观测仪器读数变化情况将孔径变形计送至预定位置后适当锤击安装杆端部使孔径变形计锥体楔入测试孔内与孔口牢固接触退出安装杆从仪器端卸下孔径变形计电缆从钻具中引出重新接通电阻应变仪进行调试并读数记录定向器读数量测测点方位角及深度测试及稳定标准应符合本标准第条的规定岩心围压试验应符合本标准第条的规定测试成果整理应符合下列要求按本标准附录的规定计算岩体空间应力和平面应力根据套钻解除时的仪器读数和解除深度绘制解除过程曲线根据围压试验资料绘制压力与孔径变形关系曲线计算岩石弹性模量和泊松比孔径变形法测试记录应包括工程名称测点编号测点位置测试方法地质描述测试深度相应于解除深度的各电阻片应变值孔径变形计触头布置钻孔轴向方位角测孔直径钢环率定系数围压率定曲线孔底应变法测试孔底应变法测试适用于无水完整或较完整的岩体在测点测段内岩性应均一完整或较完整地质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机金刚石钻头包括大孔径钻头粗磨钻头细磨钻头其规格应与应变计配套孔底应变计电阻应变仪安装器具围压器测试准备应包括下列内容根据测试要求选择适当场地并将钻机安装牢固钻至预定深度后取出岩心进行描述当不能满足测试要求时应继续钻进直至到合适部位用粗磨钻头将孔底磨平再用细磨钻头精磨清洗孔底并进行干燥处理仪器安装应符合下列规定在钻孔底面和孔底应变计底面分别均匀涂上粘结胶用安装器将孔底应变计送入钻孔底部定向就位并施加一定压力使应变计与孔底岩面紧密粘贴待胶液充分固化后检查系统