5第五章 岩体原位测试.ppt

二、狭缝法 狭缝法又称刻槽法。一般是在巷道或试验平硐底板或侧壁岩面上进行。狭缝法的优点是设备轻便、安装较简单，对岩体扰动小，能适应于各种方向加压，且适合于各类坚硬完整岩体，是目前工程上经常采用的方法之一。它的缺点是假定条件与实际岩体有一定的出入，将导致计算结果误差较大，且随测量位置不同而异。? 三、钻孔变形法 钻孔变形法是利用钻孔膨胀计或压力计，对孔壁施加径向水压力，测记各级压力下的钻孔径向变形U。按弹性力学中厚壁筒理论，钻孔径向变形U为: 式中：d—钻孔直径(cm)； p—压力(MPa)；其余符号意义同前。 利用式上式可求得岩体的变形模量。 三、钻孔变形法 与承压板法相比较，钻孔变形法的优点是： ①对岩体扰动小。 ②可以在地下水位以下和较深的部位进行。 ③试验方向基本不受限制，且试验压力可以达到很大。 ④在一次试验中可以同时量测几个不同方向的变形，便于研究岩体的各向异性。其主要缺点是试验涉及的岩体体积较小。该方法较适合于软岩或半坚硬岩体。 第三节??? 岩体强度试验 岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定性计算不可缺少的参数，目前主要依据现场岩体力学试验求得。特别是在一些大型工程的详勘阶段，大型岩体力学试验占有很重要的地位，是主要的勘察手段。原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。由于原位岩体试验考虑了岩体结构及其结构面的影响，因此其试验成果较室内岩块试验更符合实际。 一、直剪试验 (一)基本原理与方法 岩体原位直剪试验是岩体力学试验中常用的方法，它又可分为岩体本身、岩体沿结构面及岩体与混凝土接触面剪切三种。每种试验又可细分为抗剪断试验、摩擦试验及抗切试验。 抗剪断试验是试件在一定的法向应力作用下沿某一剪切面剪切破坏的试验，所求得的强度为试体沿该剪切面的抗剪断强度； 摩擦试验是试件剪断后沿剪切面继续剪切的试验，所求得的强度为试件沿该剪切面的残余剪切强度； 抗切试验是法向应力为零时试件沿某一剪切面破坏的试验。 一、直剪试验 一、直剪试验 直剪试验一般在平硐中进行，如在试坑或大口径钻孔内进行，则需设置反力装置。下图为常见的直剪试验布置方案 一、直剪试验 当剪切面水平或近水平时，采用(a)、(b)、(c)、(d)方案，其中(a)、(b)、(c)为平推法，(d)为斜推法。 一、直剪试验 (二)试件制备与地质描述 (1)试件制备。在选定的试验部位，切割出方柱形试件，要求如下： ①同一组试件的地质条件应基本相同且尽可能不受开挖的扰动；每组试件宜不少于5块；每块试件面积不小于2500cm2，最小边长不小于50cm，高度为最小边长的1/2，试件之间的距离应大于最小边长的1.5倍。 ②试件各面需凿平整；对裂隙岩体、软弱岩体或结构面试件应设置钢筋混凝土保护罩，罩底预留0.5～2cm的剪切缝。 ③对斜推法试件，在施加剪应力的一面应用混凝土浇注成斜面，也可在试件受剪力面放置一块夹角约15°的楔形钢垫板。 一、直剪试验 (二)试件制备与地质描述 (2)地质描述。内容与要求如下： ①试验及开挖、试件制备的方法及其情况。 ②岩石类型、结构构造及主要矿物成分。 ③岩体结构面类型、产状、宽度、延伸性、密度及充填物性质等。 ④试验段岩体风化程度及地下水情况。 ⑤应提交的图件为试验地段工程地质图及试体展示图、照片等。 二、三轴试验 (一)基本原理 原位岩体三轴试验一般是在平硐中进行的，即在平硐中加工试件，并施加三向压力，然后根据莫尔理论求岩体的抗压强度及E0、μ等参数。试验又分为等围压(σ1＞σ2=σ3)三轴试验和真三轴(σ1＞σ2＞σ3)试验两种，可根据实际情况选用。因此，为了确定围压和轴向压力的大小和加荷方式，试验前应了解岩体的天然应力状态及工程荷载情况。 二、三轴试验 (二)试件制备与地质描述 (1)试件制备。在选定的试验部位，切割出立方体或方柱形试件，一面与岩体相连，试件的最小边长应不小于30cm，每组5块。同一组试件的地质条件应基本相同且尽可能不受开挖扰动。 (2)地质描述。同直剪试验。 第四节? 岩体应力测试 岩体应力是工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数。目前，岩体应力主要靠实测求得，特别是构造活动较强烈及地形起伏复杂的地区，自重应力理论将无力解决岩体应力问题。由于岩体应力不能直接测得，只能通过量测应力变化而引起的诸如位移、应变等物理量的变化值，然后基于某种假设反算出应力值。因此，目前国内外使用的所有应力量测方法，均是在平硐壁面或地表露头面上打钻孔或刻槽，引起岩体中应力扰动，然后用各种探头量测由于应力扰动而产生的各