岩体原位测试

岩体力学原位测试I目录前言................................................................................................Ⅱ第一章岩体变形试验...................................................................-1-第二章岩体强度试验.................................................................-11-第三章岩石点荷载强度试验.....................................................-25-第四章岩体声波探测.................................................................-32-第五章回弹仪测岩体抗压强度.................................................-46-第六章地下硐室的围岩分类.....................................................-53-地七章地下硐室工程地质展示图.............................................-60-第八章围岩的收敛变形试验…………………………………-64-第九章路基沉降观测试验……………………………………-67-结束语.......................................................................................-70-附录1................................................................错误!未定义书签。岩体力学原位测试II前言本次实习针对岩石岩体的工程地质特征，岩体（石）基本力学性质及地下开挖工程中岩体力学问题进行验证和试验探索。目的是巩固加深理解课堂上所学知识，培养运用理论知识解决实践问题的能力；掌握实践工作的方法，如勘察、地质调查、测绘等的方法；培养在实践中分析问题、解决问题的综合能力。本次实习从2011年7月27日开始到8月11日结束，为期16天，实习地点是位于风景秀丽的长春市净月潭森林公园附近的吉林大学岩体力学实习基地，参加人员有吉林大学建设工程学院2008级岩土工程、隧道工程、工程地质专业学生。本次实习进行的主要试验及项目有：岩体变形试验、岩体强度试验、岩石点荷载强度试验、岩体声波探测（硐室围岩松动圈的声波测试、声波测井、围岩分类的声波测试）、利用回弹仪测定岩石强度试验、硐室的工程地质展示图、围岩的收敛变形试验、路基沉降观测试验等9项内容。各项试验的技术和方法与实际工程相似,对毕业后工作具有很大的帮助。编者2011年8月12日岩体力学原位测试-1-第一章岩体变形试验一．实验目的岩体变形试验是测定岩体在一定的荷载作用下变形特性指标而进行的岩体现场试验。通过试验测定岩体的变形模量（E0）、弹性模量（Ee）及变形系数（D）等岩石工程中不可缺少的岩体力学参数。岩体中由于各种结构面的发育和分布，使其变形性质远比岩石的变形复杂得多，因而岩体的变形不能由岩石的变形所代替，必须通过岩体变形试验测定其变形指标，进而研究岩体的变形规律。二．基本原理刚性承压板法是通过刚性承压板，施力于无限空间的岩体表表面，测量岩体变形的一种方法。该方法首先将岩体假设为均质、连续、各向同性的弹性体。然后按照弹性理论中的布西涅斯克课题计算变形模量及弹性模量：)()1(4)(020eeWWdPEE式中：E0为岩体变形模量，Ee为岩体弹性模量；（MPa）W0为岩体的总变形，We为岩体的弹性变形；（mm）P按承压板单位面积计算的压力；（MPa）μ为岩体的泊松比，d为承压板的直径；（mm）。岩体力学原位测试-2-三．仪器设备如图1-1共分为三部分：加压系统、传力系统、测试系统:静载测试仪控载箱油泵单向阀千斤顶位移传感器总线口控载口中继器图1-1测试仪器与设备安装1—反力座；2—垫板；3—传力柱；4—千斤顶；5—高压油管1.加压系统：双油路千斤顶1台；电动液压油泵1台；高压油管及其接头若干2.传力系统：刚性承压板：采用直径为50.45cm、面积为2000cm2、厚度为3cm的圆形钢板；垫板：3cm厚直径不等的圆形钢板若干，作为辅助承压板，用作传递压力；传力柱：作传递压力用，需足够的刚度和强度，长度为10—50cm不等；砂：当没有合适的传力柱的垫板时作传力用。3.测试系统：试验采用武汉岩海公司研制的RS-JYB桩基静载荷测岩体力学原位测试-3-试分析系统。包括：RS-JYB主机1台、中继器1台、控制箱（控制电动油泵）1台、位移传感器8只、压力传感器1只、油路接口1套、连线若干、软件1套。四．试验步骤1.准备工作试点准备1).试点岩体受力方向应与工程岩体实际受力方向一致；2).试点的边界条件应满足下列条件：承压板边缘至洞壁的距离不小于承压板直径的1.5倍；相邻试点承压板边缘之间的距离应大于承压板直径的3倍；承压板边缘距洞口或掌子面的距离应大于承压板直径的2倍；试点表面以下在承压板直径的3.0—3.5倍范围内的岩体岩性相同；3).试点范围内受扰动的岩体应尽可能清除干净，清除的深度视岩体受扰动的程度而定；4).放置承压板处的岩体表面宜加凿平，岩面的起伏差一般不超过5mm，当岩体破碎而达不到要求时，应用砂浆填平，承压板以外的岩体表面一般只要求大致平整，没有松动岩块或碎石即可；5).试点的顶板或后座的范围，一般应不小于30×30cm2的面积为宜，反力座表面应与试点表面平行，并要求表面平整；6).冲洗试点表面，对试点进行编号，必要时进行描述或拍照。2.安装传力系统1).清洗试点岩体表面，铺一层水泥浆，放上刚性承压板，轻击承岩体力学原位测试-4-压板，挤出多余水泥浆，并使承压板平行于试点表面；2).在承压板上放置千斤顶，加荷中心应与承压板中心重合；3).在千斤顶上依次安装垫板、传力柱、垫板；4).安装完毕后，可走去千斤顶稍加压力，使两端承压板与试点表面及反力座表面紧密接触，以防止传力柱晃动或倾倒；5).应使整个系统所有部件中心，保持在同一轴线上并与加压方一致；6).应保证系统具有足够的刚度和强度。3.布置测量系统1）首先在试点两侧平行于洞轴线方向各安放测表支架1根，支撑形式以简支梁为宜，跨度大小满足边界条件又具有足够的刚度为准。所谓测杆支架的边界条件，是指支架支点与承压板边缘之间的距离不小于承压板直径的1.5倍；2)在支架上通过磁性表座在承压板上对称布置四个位移传感器或测表，测表安放要求如下：a.要求测表表腿与承压板表面垂直。b.表腿伸缩自如，避免夹紧或松动。c.根据岩体的变形位移方向，留有足够的位移量，尽量避免在测试过程中调整。d.测表安装位置适当，便于看表读数。e.磁性表座支杆悬臂应尽可能缩短，以保证支杆有足够的刚度。2.确定加荷方式及加荷等级岩体力学原位测试-5-本次实习根据液压千斤顶率定曲线、刚性承压板面积并考虑到受压岩石的强度，确定最大荷载值为200KN，试验分为四级循环加荷：即：50KN、100KN、150KN、200KN，各级循环荷载的具体压力设计如下：第一级：0，25，50，25，5（KN）第二级：5、25、50、75、100、75、50、5（KN）第三级：5、50、75、100、125、150、125、100、50、5（KN）第四级：5、50、100、125、150、175、200、175、150、100、50、0（KN）其中：25、75、125、175（KN）为加荷控制点，是为了提高试验精度而设立的；第一、二、三级循环卸荷不回零是出于安全考虑，防止传力柱倾倒、顶板钢板滑塌,避免造成人身伤害。3.变形稳定标准以一定时间间隔变形相对变化为标准。在逐级一次循环加荷试验中，加荷后立即测读各点的变形量，并计算平均值，然后每隔5分钟测读一次变形量。各级压力下的变形稳定值标准为：相邻两次变形读数之差ΔW0与该级压力下第一次变形读数与前一级压力下最后一次变形读数之差W0的比值小于5%（ΔW0/W0＜5%）时，即可认为该级荷载下的变形稳定，继续施加下一级荷载。RS-JYB系统是以一定时间内变形的绝对变化值为标准，本次试验中每间隔5分钟读一次数，相邻两次变形读数之差不超过0.1mm，则视变形稳定。岩体力学原位测试-6-五．试验记录试验中所得数据见（表1-1）表1-1岩体变形承压板法实验记录表工程名称试点位置试点编号试点岩性承压板面积：2000cm2测试方式：半自动循环次数荷载压力(KN)试点应力(MPa)压力表读数(格)读数时间（min）变形读数（mm△Wo(mm)备注1234平均一级025/250.125250.230.190.210.210.2150/490.245490.580.470.460.50.2925/230.115230.570.440.450.49-0.01560.0360.540.420.460.47-0.02二级560.0360.540.420.460.470.4725/230.115230.560.430.460.480.0150/490.245490.610.490.490.530.0575/750.375750.770.640.610.670.14100/980.49980.920.770.710.80.1375/730.365730.860.770.710.78-0.0250/520.26520.830.740.690.76-0.02560.0360.720.630.680.67-0.09三级560.0360.720.620.680.670.6750/490.245490.80.670.630.70.0375/740.37740.90.760.70.730.03100/980.49980.940.810.740.830.1125/120.6151231.030.880.790.90.07岩体力学原位测试-7-3150/1480.741481.120.980.860.980.08125/1260.631261.110.970.850.980100/1020.511021.110.960.850.97-0.0150/520.26521.030.890.820.91-0.06560.0360.840.750.810.81-0.1四级560.0360.850.760.810.810.8150/480.24480.780.870.80.820.01100/990.495991.050.920.80.920.1125/1230.6151231.110.980.850.980.06150/1490.7451491.151.020.871.010.03175/1730.8651731.191.070.911.060.05200/1990.9951991.281.140.951.130.07175/1730.8651731.291.140.961.130150/1510.7551511.281.140.961.130100/1030.5151031.221.080.931.08-0.0550/520.26521.091.010.911.01-0.07570.03570.960.840.90.9-0.11试验人员：A组记录：李顺审核：孟繁荣测试日期：2011年7月28日六．试验成果整理1.绘制曲线根据试验数据整理，绘制出岩体变形曲线，如下图1-2：岩体力学原位测试-8-图1-2逐级循环P-W0曲线2.参数计算按下式计算变形模量（E0）、弹性模量（Ee）及变形系数（D）：)()1(4)(020eeWWdPEED=0WWp取岩石泊松比为0.25，将各级荷载下岩体的变形模量、弹性模量及变形