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1、第一章 岩块试验说明书第二章 岩体变形试验说明书第三章 岩体强度试验说明书第四章 岩体应力测试说明书第五章 岩体原位观测说明书主要参考文献打印刷新第一章 岩块试验说明书第二章 岩体变形试验说明书第三章 岩体强度试验说明书第四章 岩体应力测试说明书第五章 岩体原位观测说明书主要参考文献打印刷新水利水电工程岩石试验规程(补 充 部 分)DL 500692说 明 书第一章 岩块试验说明书第一节 含水量试验说明书 一、概述。本节含水量试验，是针对测定粘土质岩石在天然状态下的含水量而制订的。坚硬岩石一般测定天然含水量的意义不大，而且通常由于用水作冲洗液钻取岩心或爆破取样，也不可能测得天然状态下的真实含水
2、量。至于测定坚硬岩石的干容重或要求获得烘干状态时的试样(如比重、吸水率、崩解、单轴和三轴压缩下的强度与变形试验等)，烘干标准在1981年规程和本规程的相应章节内分别作了规定，仍按原规定执行。 二、保存试样水分的方法。岩石含水量的测定，能否反映天然状态下的实际情况，取决于取样、运输、储存和试样制备过程中保存试样的方法。过去一般用蜡封法，但蜡必须在较高的温度(60左右)下才能熔化为液态，而且常常因封闭不严，引起岩石含水量的变化。随着高分子材料的发展，新的封闭材料已广泛用于岩土试验。 BStimpson等人提出保持岩石试样水分的方法，是将试样置于筒内，灌注英国生产的RM114和RM118，这是一种聚
3、氨基甲酸酯(简称聚氨酯)的泡沫材料，可以在30min左右固化。 美国水土保持局封闭原状土的材料，采用萨冉树脂(Mixingsaran)，这是氯乙烯与偏二氯乙烯经共聚而成的高分子树脂材料，使之溶解于甲基乙基甲酮溶液中，将它涂在试样表面晾干后即可防止试样含水量的变化。 黄河水利委员会勘测规划设计院科学试验研究所(简称黄委设计院科研所，下同)也研究了两种高分子树脂材料，一种是聚氯乙烯树脂胶，另一种是氯乙烯 丙烯酸羟丙酯共聚物树脂胶，将其涂在试样表面，一般涂两至三层即可保持试样水分不受到损失。这种涂料的配方和使用，在本规程第七节容重试验(高分子树脂涂料法)说明书内予以详细说明。 三、烘干标准。试样烘干
4、的标准，目前国内外有关规程中有两种规定：一种用时间控制，规定在指定温度下烘若干小时；另一种用称重控制，规定在指定温度下烘至恒重。 由于烘干时间受岩石类型、试样尺寸、试样原始含水量、烘箱的类型和容积：烘烤的温度及其它因素的影响，因此应根据试样和仪器的具体情况来判断。对于作比重试验的岩粉和坚硬岩石的标准试样，曾进行过大量比较试验。有条件规定烘干时间，而粘土质岩石试样尺寸不一，原始含水量差别较大，过去对这类岩石仅作了少量的研究，因此目前还只能采用称重控制。如果对这类岩石进行较多工作后，取得了标准烘干时间的论证，也可以用烘干时间控制。 用称重控制时，需要反复烘烤称重。每次烘烤的时间，国外有关规程也没有
5、统一的规定。国际岩石力学学会建议方法没有规定时间；国际材料与结构试验研究协会规定烘24小时后称重；美国试验与材料学会规定第一次烘16h，以后每隔0.5h称重；英国国家标准规定每次烘4h称重。基于这种情况，本规程只规定烘烤的温度，而不规定每次烘烤的具体时间，这样有利于积累资料为今后改用时间控制创造条件。 在称重控制中，对于恒重又有两种解释：一种认为两次称重之差不超过0.05g即达到恒重；另一种规定是相邻24h两次称重之差不超过后一次称重的千分之一。国外有关规程多数采用后一个标准，只是烘烤的时间略有不同而已。黄委会科研所用此标准核算过容重的误差，其值在0.0020.003gcm3之间，不影响测试成
6、果的计算精度，而且后者还考虑了试样重量与时间的因素，因此认为这种规定比较合理。 四、含有结晶水矿物的岩石。含水量测定中，“水”的含义是指“孔隙”水或“自由”水，而不包括矿物结晶水，因此对于含有结晶水矿物组成的岩石，应降低温度进行测定。美国试验与材料学会认为将烘箱温度保持在605、或用抽气干燥缸在真空度约1333Pa(10mmHg)及2360温度下使其干燥可能更为合适。国际材料与结构试验研究协会对此规定干燥温度不应超过40，环境的相对湿度为4055。为了统一这类岩石的烘烤温度，故建议采用405。 五、结语。用高分子材料保存试样所含水分，是最近几年来发展的新方法。这种高分子材料用途广泛，今后将有更
7、多的品种出现，只要满足在常温下固化而能达到隔水的要求，均可适用。 采用称重控制烘干试样，需要反复烘烤和称重，手续烦琐，建议在实践中进行一些烘干时间的比较试验，逐步积累资料，取得标准烘干时间的论证，为今后修改规程改用时间控制进行试验创造条件。第二节 膨胀性试验说明书 一、概述。粘土质岩石，特别是含膨胀晶格的岩石在干和湿的交替作用下，容易膨胀松动和崩解，往往造成地表和地下建筑物的破坏，所以测定这方面物理力学性能的专门试验是很必要的。 由于国内和国外不少单位在确定岩石试样的规格及含水量、测试设备等条件很不相同，进行本项试验采用统一测试技术是非常必要的。 二、使用仪器及测定方法。 (一)岩石膨胀仪是我
8、国近来发展的新仪器，它的特点是采用电子仪器测量膨胀压力，仪器体积小、重量轻、携带方便，但由于国际岩石力学学会推荐的土壤固结仪，已被国内外广泛使用，故建议除采用岩石膨胀仪外，土壤固结仪也可使用，但加压方法应改变。表21是膨胀仪与土壤固结仪对比成果表。表21 膨胀仪与固结仪对比试验成果表(阜新矿院作)岩石名称容重(gcm3)岩石膨胀仪作的膨胀压力(kPa)土壤固结仪作的膨胀压力(kPa)岩石名称容重(gcm3)岩石膨胀仪作的膨胀压力(kPa)土壤固结仪作的膨胀压力(kPa)黑色泥岩泥 岩灰黑色泥岩1.902.252.27151225.6483.5147.1196.1421.7灰黑色泥岩黑色泥岩灰黑
9、色泥岩2.252.231.88647.2970.9653.1627.6882.6564.9 (二)试验中应考虑仪器自身变形，仪器的系统刚度应在试验前进行率定，方法参见水利电力部土工试验规程SD128，水利电力出版社1987年第二版。 关于滤纸问题，由于普通滤纸的变形量大，影响成果精度，故建议用美浓纸(即打字蜡纸的中间垫层)。 (三)测定方法。目前国内常用的方法有以下几种： 1.平衡加压法。此法是先测膨胀压力，即通过加压装置，使试样体积始终保持不变。所测最大单位压力即为膨胀压力。然后逐渐减压，每减一次压力都让试样膨胀到稳定，以测定不同单位压力下的膨胀率。最后，让试样在无压时自由膨胀达到稳定后，测
10、其膨胀量，膨胀量与试样厚度之比即为膨胀率。 2.膨胀加压恢复法。此法是先让试样浸水后在受压下膨胀，测定侧约束下的膨胀率。然后逐次增加压力，每增加一级压力，都让试样膨胀达到稳定，以测定不同压力的膨胀率，最后加压使试样恢复到浸水前的厚度，此时单位面积上的压力即为膨胀压力。 3.加压膨胀法。试样加水前预加较大的压力，受压稳定后浸水膨胀，待其变形稳定后，逐次减压，测定不同压力下的膨胀率。膨胀率为零时的压力即为膨胀压力。无压时的膨胀率，即为侧约束的膨胀率。 试验表明，上述三种方法测试结果相差较大，如膨胀加压恢复法所测膨胀压力比平衡加压法大2040，有的大14倍。第一种方法由于是等容过程作功，即在体积不变
11、条件下，容积和结构没有改变，因此所测膨胀力能比较真实反映岩石自然状态的膨胀势能；第二和第三种方法无论是先膨胀后加压或先加压后膨胀，都因改变了岩石的体积引起岩石容重和结构的变化。因此所测数据是反映岩石在特定情况下的膨胀特性。由于工程实际大致与第一种方法相符，故建议膨胀压力参考应用第一种方法，膨胀率用单独仪器进行试验。 三、试样规格。一般认为试样大小决定于试样颗粒的大小和精度，下面是国内外几种试样尺寸： (一)国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会岩石力学试验建议方法(简称国际建议方法，下同)。 1.对限制体积不变膨胀压力试验的试样直径应当不小于其厚度的2.5倍，厚度应当超过15mm或者是最
12、大颗粒直径的10倍，要尽量选用较大的试样。 2.侧向约束轴向加载膨胀率试样直径应大于或等于其厚度的4倍，厚度应超过15mm或是最大颗粒直径的10倍，要尽量选用较大的试样。 3.自由膨胀率试验的试样可以采用正圆柱体或矩形棱柱形状，试样最小尺寸应当大于15mm或是最大颗粒直径的10倍。 由于此建议较灵活，故各国采用的尺寸很不一致，如日本采用厚15mm，直径50mm的试样，但也有厚20100mm，直径50mm的试样。以色列采用厚15mm，直径45mm的试样。 (二)国内采用试样尺寸。 1.成都科技大学在限制体积不变的膨胀压力及侧向约束轴向加载膨胀率试验中，采用的试样直径为50mm，厚度为20mm。
13、2.黄委会设计院科研所在限制体积不变的膨胀压力，及侧约束轴向加载膨胀率试验中，采用的试样直径为59.3mm，厚度为20mm。 3.阜新矿院在限制体积不变的膨胀压力及侧约束轴向加载膨胀率试验中，采用的试样直径为61.8mm，厚度为20mm。 4.国内还有不少单位是利用土工固结压缩仪作膨胀压力试验，试样厚度为20mm，直径为61.8mm。 至于岩石膨胀仪试样直径与厚度的比例不要求统一标准问题，只要试样直径大于厚度2.5倍，或者厚度是最大颗粒直径的10倍就可以。 在现场取原状含水量的试样，用高分子塑料(氯乙烯 丙烯酸羟丙酯与环已酮配合为19，比重0.989，或聚氯乙烯树脂与环乙酮配合比为28)，密封
14、包装运到室内，取样过程不能使试样受震动。 室内制样，目前有用空压机的风作冷却剂，干钻岩心，或在车床上干车试样，也有用人工磨制成试样。不管哪种制样方法，岩样天然含水量的损失不宜超过1。 (三)试样精度要求。 1.直径为 mm。 2.两端不平行度，最大不超过0.05mm。 3.端面应垂直于试样轴线，最大偏差不超过0.25。表22 不同含水量试样与膨胀压力、膨胀率的关系岩 性试验前含水量(%)膨 胀 压 力(kPa)膨 胀 率(%)备 注土样16.417.318.020.825.827.5595.3562.9488.4441.3158.966.7 湖北勘察院平衡加压法，土容重1.96gcm3小浪底周家庄 1.652.46238.3823.82.848.4 黄委会设计院 科研所 平衡加压法泥岩及粘土页岩烘 干747.31451.47.612.5小浪底P2新鲜2.9757.9170.60.032.02粘 土 岩烘 干190.1411.92.994.46小浪底25 1022.4168粉砂质粘土岩32.4270.7粉砂质粘土岩53.6769.7粉砂质粘土岩63.67
