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1、第五章 岩体原位测试 第一节 概述 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。,岩体原位测试一般应遵循以下程序进行： (1)试验方案制订和试验大纲编写。这是岩体原位试验工作中最重要的一环
2、。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，需经数理统计、回归分析等
3、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。,第二节 岩体变形试验 岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加一定的荷载，并测定其变形；然后绘制出压力-变形曲线，计算岩体的变形参数。据其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝法、钻孔变形法及水压法等。动力法是用人工方法对岩体发射或激发弹性波，并测定弹性波在岩体中的传播速度，然后通过一定的关系式求岩体的变形参数。据弹性波的激发方式不同，又分为声波法和地震法。,(一)基本原理 刚性承压板法是通过刚性承压板(
4、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：,式中：A：承压板面积；E0：岩体的变形模量；p：承压板上单位面积压力；：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量，即可求出岩体的变形模量 (E0)。,通过现场静力加卸荷，测定Pw曲线，取得岩体变形比例极限（P0）以内的某一定压力下的总变形量（w0）及弹性变形量（we）。然后计算E0、Es. w0=w
5、p+we wp为永久变形（残余变形），裂隙及充填物的变形。,p,w,wp,we,p0,（二）试验方法 （1）平面加荷法： 承压板法、狭缝法（液压枕） （2）环形加荷法（水压洞室试验） （三）试验设备 1、加压系统：油压千斤顶、液压枕、圆形水压室， 油泵、高压胶管 2、传力系统：承压板（45#钢，3cm厚）、垫板（A3 钢，2-3cm）、传力柱（厚壁钢管） 3、量测系统：压力表、千分表、测表支架、测量标点,（四）试验要求 1、试验一般在平硐中进行（承压板法、环形加压法），狭缝法可在地面进行。 2、试验最大荷载PmaxP0（比例极限）， Pmax=1.2P， P为建筑物基础底面设计压力。 3、试验
6、荷载分级，Pi=(0.1-0.2)Pmax，等分取整。 4、加卸荷方法与工程荷载作用于工程岩体的方式一致。 （1）逐级一次循环加卸荷,p,w,（2）逐级多次循环加卸荷,p,w,（3）一级多次循环加卸荷,p,w,5、变形稳定标准 w/w 5% w相邻两次读数差（10分钟读数一次） w相邻两级压力变形读数差 （五）试验成果 1、绘制pw曲线 2、计算E0、Es E0=pb(1-2)/w0 Es=pb(1-2)/we P-承压板单位面积压力（MPa)，b-承压板直径或边长（m）， -泊松比，w0总变形（m），we弹性变形（m）， 刚度系数。,3、环形法计算公式（用于深部岩体有压洞室） （1） E0=p(1+)r/y p试洞内水压力（105Pa），r=d/2 ,d直径（cm）， y试洞表面平均位移（cm）。 （2）岩石抗力系数 为便于比较，单位抗力系数K0=E0/100(1+ ) 意义：半径为100厘米隧洞围岩抗力系数（抵抗变形的能力）,二、狭缝法,
