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岩土工程测试及参数取值主讲：付小敏成都理工大学环境与土木工程学院一、课堂教学1、岩土工程概述2、岩石单轴压缩全过程试验3、岩石三轴全过程试验4、室内地应力测试试验5、土的抗剪强度与地基承载力二、实验教学主要内容参考资料1、《岩土工程试验监测手册》林宗元主编辽宁科学技术出版社1994.12；2、《岩土工程勘察设计手册》林宗元主编辽宁科学技术出版社，1996.3参考资料4、《岩体力学》肖淑芳、杨淑碧编地质出版社1987.5（教材）..3、《工程岩土学》孔德坊主编地质出版社1992.7（教材）参考资料7、《公路工程岩石试验规程》（JTGE41-2005）中华人民共和国交通部发布6、《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266-99)，国家质量技术监督局中华人民共和国建设部联合发布；5、《水利水电工程岩石试验规程》(SL264-2001）中华人民共和国水利部发布8、《土工试验方法标准》（GB/T50123-99)国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布。9、《土工试验规程》(SL237-1999）中华人民共和国水利部发布；10、《公路土工试验规程》(JTGE40-2007）中华人民共和国交通部发布；参考资料一、岩土工程二、岩土工程试验系统岩土工程概述1、岩土工程岩土工程是一门属于土木工程范畴的边缘学科，它将土力学、岩石力学、工程地质学、基础工程学等组合在一个有机结合的统一体内，共同以土体和岩体作为科研和工程实践的对象，这个学科的实践—就是从事解决和处理在建设过程中出现的所有与土体或岩体有关的工程技术问题。一、岩土工程2、岩土工程工作内容1）岩土工程勘察——按有关技术规范、规程的要求，结合岩土工程的丰富技术知识和实践经验，通过各种勘测技术和现代电子计算技术及数值分析等方法，正确反映场地的岩土工程条件及其对岩土体性状的影响；结合工程设计、施工条件等特殊要求，进行技术论证，提出岩土工程问题及解决问题的决策性建议。2）岩土工程设计——主要包括地基加固处理、桩基础、基坑支护、边坡支护、滑坡整治、地下工程加固、环境岩土工程治理以及地基基础设计等。一、岩土工程2、岩土工程工作内容3）岩土工程治理——主要包括场地改造、地基处理加固工程、边坡、岸坡或基坑的支护、支挡工程、滑坡整治工程、地下工程的加固治理等。4）岩土工程监测——基坑开挖地基土回弹、建筑物沉降及变形、滑坡体位移、地下工程围岩变形及应力观测、岩土工程治理质量监测等。5）岩土工程监理——对上述工程进行检查监督，保证工程经济、合理。一、岩土工程3、岩土工程测试岩土工程测试是岩土工程勘察的重要手段之一，也是岩土工程监测技术方法的重要组成部分。岩土工程测试是获得岩土工程定量评价和工程设计及施工计算所需参数的主要手段。准确测试岩土体的工程特性，从根本上保证了岩土工程勘察、设计、治理、监理的精确性、可靠性以及经济合理性。一、岩土工程05年，这个被称为“美人谷”的丹巴县就因特大泥石流灾害，致使51人死亡和失踪。丹巴县后山滑坡纵长约270米,宽200米,滑体厚度平均30米,前后缘高差接近200米，总体积150~230×104m3。丹巴县后山滑坡纵长约270米,宽200米,滑体厚度平均30米,前后缘高差接近200米，总体积150~230×104m3。I-1I-2IIIII压脚压脚随后，利用“过程控制技术”，针对整体边坡，提出了临时抢险方案和保证边坡长期稳定的综合治理方案。方案实施后，边坡变形得到了有效控制。预应力锚索预应力锚索锚拉抗滑桩锚拉抗滑桩利用“过程控制技术”，针对整体边坡，提出了临时抢险方案和保证边坡长期稳定的综合治理方案。方案实施后，边坡变形得到了有效控制，…。锚拉抗滑桩锚拉抗滑桩紫坪铺水利工程高边坡稳定性评价及灾害防治紫坪铺水利工程高边坡稳定性评价及灾害防治A区C区B区D区道道溢溢洪洪E区采用变形稳定性的过程模拟与过程控制技术，对该边坡的支护设计方案进行了系统优化，取消原设计方案中D区的近1000根锚索。，从而节约工程投资从而节约工程投资40004000--70007000万元。万元。四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制元山子沟填方区：最大垂直填方高程104m坡脚到坡顶填高140m设计沟填方区：垂直填方高程86m九寨黄龙机场是世界上填方边坡最高的机场，并处于高海拔、高地震烈度区。在高达100余米的填方体施工中，采用本项研究的变形控制技术。四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制保证了机场提前两年建成通航，产生了重大社会经济效益（增收2.1亿元），工程投资较预算节省8000万元。一、岩土工程二、岩土工程测试系统提纲一）岩土工程试验类型试验类型：室内试验、原位测试及工程物探；室内试验——应用历史久、试验条件容易建立。由于试样脱离母体，受取样技术的限制，有些岩土难以取得原状试样。原位测试——试验对象不脱离母体、保持天然状态，试验尺寸较大，更符合实际情况。但需耗费大量的人力、物力及时间，大量进行较困难。工程物探、检验监测其他试验与监测方法的关系十分密切。二、岩土工程测试系统二）试验原则在确定试验内容时，要充分考虑各项试验的功能，选择模拟条件最佳、误差最小、代表性最大、最经济的试验方法。如何以最简捷而有效的方式和方法进行试验，以获得最大的技术经济效益，是岩土工程试验所必须考虑的原则。二、岩土工程测试系统三）室内试验室内试验岩石试验土工试验岩相鉴定孔隙性质试验水理性质试验声学性试验强度和变形试验结构面抗剪强度试验软弱夹层剪切蠕变试验点荷载强度试验物理性质试验密实度试验强度和变形试验流变试验动力特性试验离心模型试验二、岩土工程测试系统1、室内岩石试验1）岩石——指脱离天然岩体的岩块，是特定地质条件下形成的矿物集合体。2）岩石试验应注意的几个问题a、试料应有足够的代表性，能反映不同工程地质单元；防止爆破产生的人为裂隙；保持岩石的天然含水状态及结构面不受扰动。b、试验标准化是岩石试验应遵循的基本原则，必须按照国标、行业标准、地方标准进行试验，测试结果是某指定条件下的特征值。二、岩土工程测试系统c、试验环境应控制在常温常压下，温度和湿度变化不宜过大。d、对于非粘土质岩石，采用烘干和饱和两个极端状态，有利于消除中间含水情况对岩石性质的影响。e、对于粘土质岩石（伊利石、蒙脱石、高岭石、绿泥石）取天然状态，试样制备之后，测定天然密度，继之压缩试样测变形和强度、烘干测含水量、粉碎测比重。二、岩土工程测试系统3）岩石试验成果及适用范围序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围1岩石孔隙性质试验岩石孔隙率、含水量、颗粒密度、块体密度含孔隙的岩石2岩石水理性质试验岩石吸水率、饱和吸水率、渗透系数、饱和系数；岩石自由膨胀率、侧向约束力、膨胀压力；岩石崩解性指标、软化系数微裂隙发育的坚硬岩石；含粘土矿物岩石3岩石声学试验动力弹性常数具有弹性变形的坚硬、半坚硬岩石二、岩土工程测试系统岩石孔隙包括闭合孔隙和开型孔隙，两者的和称为岩石总孔隙。岩石孔隙的力学效应，是降低强度和增加变形性。二、岩土工程测试系统a、岩石孔隙性质试验）。－水的密度（岩石颗粒密度；－岩石干密度（（％）；空隙率33/);/100)1(cmgGcmgnGnwsdwsdρρρρ−−×−=岩石水理性质——吸水性、渗透性以及在水作用下某些岩石出现的膨胀和崩解现象。坚硬岩石的吸水性和渗透性，能有效的反映微裂隙的发育程度。岩石的吸水率能间接判断岩石材料的耐冻性能。含粘土矿物的岩石，由于粘土矿物的亲水性，出现膨胀现象，最总导致岩石崩解。膨胀量、膨胀压力和耐崩解性能可用于岩石分类和工程类比。二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验岩石吸水试验——适用于不崩解的岩石岩石吸水率—试样在大气压力和室温条件下所吸收水的质量与试样固体质量的比值。——用自由水法测定。岩石饱和吸水率—试样在强制条件下最大吸水量与试样固体质量的比值。——采用真空抽气法测定。饱和系数—岩石吸水率和饱和吸水率的比值。二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验岩石渗透试验—测定岩石在水压力作用下，水穿透空隙介质的能力，即渗透系数。二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验）。渗透水头（—）；－试样截面积（）；试样高度（—；渗透流量（－）；（岩石渗透系数—式中：cmHcmAcmLscmQscmkAHQLk23)//=二、岩土工程测试系统计算机控制系统体变测量系统岩石高压渗透试验系统膨胀性试验自由膨胀率试验—试样水后产生的径向和轴向膨胀变形分别与水前试样原直径和高度的比值；二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验。（试样原平均直径或边长—）。试样原高度（—）；－试样径向变形（）；（试样轴向膨胀变形高度—；径向自由膨胀率（％）－；轴向自由膨胀率（％）—式中：)100100mmDmmHmmDmmHVVDDVHHVDHDHΔΔ×Δ=×Δ=膨胀性试验二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验膨胀仪膨胀性试验岩石侧向约束膨胀性试验—在有侧限的条件下，试样轴向受有限荷载时，水后产生的轴向变形与试样原高度的比值；岩石膨胀压力试验—试样水后保持原形不变时所需的压力。膨胀压力一般采取平衡加载法测定。二、岩土工程测试系统b、岩石水理性质试验3）岩石试验成果及适用范围序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围4岩石强度和变形试验抗压强度、弹性模量、泊松比；抗剪强度参数（c、φ）峰值、残余强度；抗拉强度、弹性模量、泊松比；劈裂强度各类岩石，注意岩层产状及含水状态5岩石结构面抗剪强度试验岩石结构面抗剪强度参数：c、φ岩石结构面及混凝土与岩石的接触面二、岩土工程测试系统续表序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围6岩体软弱夹层剪切蠕变提供软弱夹层的极限长期强度指标；流动特性指标岩体中含有软弱夹层7岩石点荷载强度试验岩石点荷载强度、抗拉强度、抗压强度强度较低的岩石，室内、野外均可进行二、岩土工程测试系统2、室内土工试验1）天然土——由地球表面的岩石经物理风化和化学分解作用而形成的沉积物或散粒集合体。是一种由固相矿物土粒、液相水和空气组成的多相物质集合体。2）土工试验规划a）明确试验目的房屋地基地基沉降地基土的物性指标原状土压缩试验土坝稳定性、渗流土的强度、渗透性b）采用代表性土样按土层的沉降条件和地质单元划分；其次，根据设计意图，在土层中合理布置采样位置。c）试验方法选择二、岩土工程测试系统3）土工试验成果及适用范围序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围1土的物理性试验含水量、密度、比重；界限含水量（液限、塑限）；颗粒组成；渗透系数、毛细上升高度粘性土、粉土、砂土3土的变形试验压缩系数、压缩模量、固结系数；静止侧压力系数、泊松比；湿陷性系数；自由膨胀率粘性土、粉土、砂土；湿陷性黄土2土的密实度试验相对密实度、最大干密度；最优含水量、承载比砂土；粘性土、粉土二、岩土工程测试系统续表序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围4土的强度试验粘聚力、内摩擦角、残余强度、有效应力、孔隙水压力、无侧限抗压强度粘性土、砂土计算承载力5土的流变试验不同应力作用下土随时间变形曲线，土的长期强度粘性土、粉土二、岩土工程测试系统续表序号试验名称提供的岩土工程参数适用范围6土的动力特性试验土的动变形模量、阻尼比、动强度各类土7离心模型试验相似模型试验，可模拟岩土工程中应力、强度、变形，便于与原型对比各类土二、岩土工程测试系统四）原位测试原位测试——指在现场用于对岩土原来所处的位置，并基本保持其天然结构、天然含水量以及原位应力状态，进行测定岩土体的工程性质的各种测试技术方法。岩体—是地质体的一部分，它位于一定的地质环境之中，是在各种宏观地质界面（断层、节理、破碎带、接触带、片理等）分割下形成的有一定结构的地质体。1、分类1）岩土力学性质及地基强度的原位测试；2）岩土中应力测量（包括岩土体的原有应力状态及工程活动过程中的应力变化）；3）水文地质试验。二、岩土工程测试系统2、原位测试一览表序号方法名称基本原理成果及应用1载荷试验利用所得压力～沉降关系曲线确定各种特性指标。确定地基承