GB50266-99工程岩体试验方法标准.pdf

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 23 4 56 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 4 5 67 89 12 11 14 15 3 2 1 12 1395 618 3 8 19 10 11 13 15 16 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 6D3D2D1D 5D 1.5D 5 4 11 12 13 10 9 8 7 6 3 2 1 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 P P2 P1 0 1 2 Wo WoWo Wo Wo 45 0 P1 P2 P Wo Wo 5 Wo 1 2 Wo 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