工程岩体试验方法标准Word下载.docx

1、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

2、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岩石颗粒密度试验应采用比重瓶法并适用于各类岩石将岩石用粉碎机粉碎成岩粉使

3、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粉碎机瓷研钵或玛瑙研钵磁铁块和孔径为的筛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

4、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

5、液总质量以及瓶试液和岩粉总质量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节理裂隙的发育程度及其分布试件的形态钻石

6、机切石机磨石机砂轮机等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

7、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

8、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水槽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

9、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

10、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钻石机切石机磨石机等自由膨胀率试验仪侧向约束膨胀率试验仪膨胀压力

11、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

12、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按下列公式计算岩石自由

13、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适用于粘土岩类岩石和风化岩石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烘箱及干燥器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1 2 3 4 5 6 7图耐崩解性试验仪水槽

14、蜗杆轴套蜗轮大轴马达筛筒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耐崩解性试验记录应包括工程名称取

15、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沿试件高度直径的误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钻石机锯石机磨石机车床等材料试验机将试件置

16、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惠斯顿电桥万用表兆欧表电阻应变仪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

17、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

18、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三轴试验机包括测试系统和记录系统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

19、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采用劈裂法适用于能制成规则试件的各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仪器和设备应符合本标准第条的要求通过试件直径的两端沿轴线方

20、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按下列公式计算岩石抗拉强度式中岩石抗拉强度试件直径试件厚度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

21、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

22、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

23、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

24、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饱和状