岩体原位测试课程

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1、第七次课岩体原位测试教学目的：要求学生熟悉岩体原位测试的含义特点，掌握载荷试验的原理和方法教学内容：载荷试验（承压板法）重点难点：试验原理和方法本次课讲稿：作业与试验：根据老师给的试验数据，绘制压力-变形曲线，算出变形模量。岩体原位测试第一节概述一、含义和特点岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确；其缺点是试验设备笨重、操作复杂、工期长、费用高。另外，原位测试的试件与工程岩体相比，其尺寸还是小得多，所测参数

2、也只能代表一定范围内的岩体力学性质。因此，要取得整个工程岩体的力学参数，必须有一定数量试件的试验数据用统计方法求得。岩体既不同于普通的材料，也不同于岩块，它是在漫长的地质历史中形成的，由岩块和结构面网络组成的，具有一定的结构并赋存于一定的天然应力和地下水等地质环境中的地质体。因此，岩体的力学性质与岩块相比具有易变形、强度低的特点，并且受岩体中结构面、天然应力及地下水等因素影响变化很大。岩体的力学属性也常具非均质、非连续及各向异性。所以，岩体原位测试应在查明岩体工程地质条件的基础上有计划地进行，并与岩土工程勘察阶段相适应。二岩体原位测试一般程序：(1)试验方案制订和试验大纲编写。这是岩体原位试验

3、工作中最重要的一环。其基本原则是尽量使试验条件符合工程岩体的实际情况。因此，应在充分了解岩体工程地质特征及工程设计要求的基础上，根据国家有关规范、规程和标准要求制订试验方案和编写试验大纲。试验大纲应对岩体力学试验项目、组数、试验点布置、试件数量、尺寸、制备要求及试验内容、要求、步骤和资料整理方法作出具体规定，以作为整个试验工作中贯彻执行的技术规程。(2)试验。包括试验准备、试验及原始资料检查、校核等项工作。这是原位岩体力学试验最繁重和重要的工作。整个试验应遵循试验大纲中规定的内容、要求和步骤逐项实施并取得最基本的原始数据和资料。(3)试验资料整理与综合分析。试验所取得的各种原始数据，需经数理统

4、计、回归分析等方法进行处理，并且综合各方面数据(如经验数据、室内试验数据、经验估算数据及反算数据等)提出岩体力学计算参数的建议值，提交试验报告。岩体原位测试的方法种类繁多，主要有变形试验、强度试验及天然应力量测、声波试验等。变形试验有：载荷试验（承压板法）、狭缝法、钻孔变形法等；强度试验有：直剪试验、三轴试验、点荷载试验等。本章主要介绍载荷试验（承压板试验）和直剪试验第二节载荷试验（承压板法）载荷试验（承压板法），用于测定承压板下应力影响范围内岩体、土体的承载力和变形特征。它是在承压板上施加一定的荷载，并测定其变形，然后绘制出压力一变形曲线，计算岩土的承载力和变形。我国承压板法一般采用刚性承压

5、板法。该方法的优点是简便、直观，能较好地模拟建筑物基础的受力状态和变形特征。这里仅介绍刚性承压板法。(一)基本原理刚性承压板法是通过刚性承压板(其弹性模量大于岩体一个数量级以上)对半无限空间岩体表面施加压力并量测各级压力下岩体的变形；按弹性理论公式计算岩体变形参数的方法。该方法视岩体为均质、连续、各向同性的半无限弹性体；根据布辛湟斯克公式，刚性承压板下各点的垂直变形(W)可表示为：W=[mp(1-μ2)A1/2]/E0式中：A——承压板面积；E。——岩体的变形模量；p——承压板上单位面积压力；μ——岩体的泊松比；m——与承压板形状、刚度有关的系数。根据上式，量测出某级压力下岩体表面任一点的变形

6、量，即可求出岩体的变形模量E。，刚性承压板法试验一般在试验平硐中进行，也可在勘探平硐或井巷中进行。在露天进行试验时，其反力装置可利用地锚或重压法，但必须注意试验时的环境温度变化对试验成果的影响。(二)试件制备与描述1．试件制备应根据工程需要和工程地质条件选择代表性试验地段和试验点位置，在预定的试验点部位制备试件，具体要求如下：(1)试段开挖时，应尽可能减少对岩土体的扰动和破坏。(2)试件受压方向应与建筑物基础的实际受力方向一致。(3)试件的边界条件应满足下列要求：①承压板边缘至硐侧壁的距离应大于承压板直径的1．5倍；②至硐口或掌子面的距离应大于承压板直径的2倍；③至临空面的距离应大于承压板直径

7、的6倍；④两试件边缘问的距离应大于承压板直径的3倍；⑤试件表面以下3倍承压板直径深度范围内的岩性宜相同。(4)试件范围内受扰动的岩体应清除干净并凿平整；岩面起伏差不宜大于承压板直径的1％，承压板以外，试验影响范围以内的岩面也应大致平整，无松动岩块和碎石。(5)试件面积应略大于承压板，其中加压面积不宜小于2500cm。(6)试验反力装置部位应能承受足够的反力，在大约30×30cm。范围内大致平整，以