岩土力学试验(一)

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1、现代岩土力学试验及参数取值现代岩土力学试验及参数取值主讲：付主讲：付小小敏敏成都理工大学成都理工大学 环境与土木工程学院环境与土木工程学院一、课堂教学一、课堂教学1 1、岩土力学试验、岩土力学试验2 2、现代岩土力学试验、现代岩土力学试验 3 3、岩土力学参数在工程中的应用、岩土力学参数在工程中的应用 4 4、试验数据处理方法、试验数据处理方法 5 5、试验研究大纲的编写、试验研究大纲的编写 2020学时学时主要内容主要内容二、实验教学二、实验教学1 1、岩石单轴压缩全过程试验；、岩石单轴压缩全过程试验； 2 2、岩石直剪强度试验；、岩石直剪强度试验； 3 3、岩石常规三轴强度试验；、岩石常规

2、三轴强度试验； 4 4、岩石三轴卸围压强度试验；、岩石三轴卸围压强度试验； 5 5、岩石声发射试验；、岩石声发射试验； 6 6、其它试验。、其它试验。任选任选4 4项项主要内容主要内容一、要求参与课堂教学和实验教学两个环节；一、要求参与课堂教学和实验教学两个环节；二、严格遵守课堂纪律；二、严格遵守课堂纪律；三、几本主要参考书；三、几本主要参考书；四、考试。四、考试。课程要求课程要求参考资料参考资料1、岩土工程试验 监测手册林宗元主编辽宁科学技术出版社1994.12；2 2、岩土工程勘察设计手册、岩土工程勘察设计手册林宗元林宗元主编主编辽宁科学技术出版社，辽宁科学技术出版社， 1996.3199

3、6.3参考资料参考资料4、岩体力学肖淑芳、杨淑碧编地质出版社1987.5（教材）.3、工程岩土学孔德坊 主编地质出版社1992.7（教材）参考资料参考资料7、公路工程岩 石试验规程 （JTG E41-2005） 中华人民共和国 交通部发布6、工程岩体试验方法标准(GB/T 50266-99)，国家质量技术监督局中华人民共和国建设部联合发布；5、水利水电工程岩石试验 规程(SL264-2001）中华人民共和国水利部发布1、土工试验方法标准（GB/T 50123-99) 国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布。2、土工试验规程(SL237-1999）中华人民共和国水利部发布；3、公路土工

4、试验规程(JTG E40-2007）中华人民共和国交通部发布；参考资料参考资料一、岩土力学试验在岩土工程中的地一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用；位和作用；二、岩土力学试验；二、岩土力学试验；三、岩土力学试验相关问题。三、岩土力学试验相关问题。概概述述一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用（一）随着我国基础建设的飞速发展，对岩土 工程测试技术提出新的、更高的要求。1、如重型厂房、高层、超高层建筑、大型水电 枢纽、铁路、公路桥梁与隧洞以及民用建筑物的兴 建是否经济、合理大部分取决于岩土的工程性质。2、在上述工程活动中，如何防治地质灾害发生 和进行地

5、质环境保护，很多程度取决于岩土的工程 性质。预应力锚索格构梁复合结构支护预应力锚索格构梁复合结构支护试验试验一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制元山子沟填方区：元山子沟填方区： 最大垂直填方高程最大垂直填方高程104m 坡脚到坡顶填高坡脚到坡顶填高140m设计沟填方区：设计沟填方区： 垂直填方高程垂直填方高程86m九寨黄龙机场是世界上填方九寨黄龙机场是世界上填方 边坡最高的机场，并处于高海拔边坡最高的机场，并处于高海拔 、高地震烈度区。在高达、高地震烈度区。在高达

6、100100余余 米的填方体施工中，采用本项研米的填方体施工中，采用本项研 究的变形控制技术。究的变形控制技术。四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制四川九寨黄龙机场高填方体边坡稳定性及灾害控制保证了机场提前两年建成通航，产生保证了机场提前两年建成通航，产生 了重大社会经济效益（增收了重大社会经济效益（增收2.12.1亿元），工亿元），工 程投资较预算节省程投资较预算节省80008000万元。万元。紫坪铺水利工程高边坡稳定性评价及灾害防治紫坪铺水利工程高边坡稳定性评价及灾害防治水库总容量水库总容量11.1211.12亿立方米，最大坝高亿立方米，最大坝高156156米，电站总装机米，电站总

7、装机7676万千万，万千万， 工程高边坡工程高边坡200200多米多米A区区C区区B区区D 区区道道溢溢洪洪E 区区采用变形稳定性的过程模拟与过程控制技术，对该边坡的支护设计方案进采用变形稳定性的过程模拟与过程控制技术，对该边坡的支护设计方案进 行了系统优化，取消原设计方案中行了系统优化，取消原设计方案中D D区的近区的近10001000根锚索。，根锚索。，从而节约工程投资从而节约工程投资 40004000- -70007000万元。万元。采用我们这套理论优化设计的紫平铺水电站高边坡，距离汶采用我们这套理论优化设计的紫平铺水电站高边坡，距离汶 川地震震中仅川地震震中仅17km17km，影响烈度

8、达，影响烈度达9 9度，经受住了强震的考验度，经受住了强震的考验。一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用在西部地区的在西部地区的 大型水电站大型水电站 300m级的高坝级的高坝 建设、高等级建设、高等级 公路、铁路建公路、铁路建 设中，深埋长设中，深埋长 隧道工程越来隧道工程越来 越多。其中一越多。其中一 个重大地质灾个重大地质灾 害问题就是异害问题就是异 常地下水流的常地下水流的 “高压突水高压突水”丹巴县后山滑坡纵长约丹巴县后山滑坡纵长约270 米米,宽宽200米米,滑体厚度平均滑体厚度平均30 米米,前后缘高差接近前后缘高差接近200米，总米，总

9、 体积体积150230104m3。I-1I-2IIIII压脚压脚随后，利用“过程控制技术”，针对整体边坡，提 出了临时抢险方案和保证边坡长期稳定的综合治理方 案。方案实施后，边坡变形得到了有效控制。预应力锚索预应力锚索锚拉抗滑桩锚拉抗滑桩利用“过程控制技术”，针对整体边坡，提出了 临时抢险方案和保证边坡长期稳定的综合治理方案。 方案实施后，边坡变形得到了有效控制，。锚拉抗滑桩锚拉抗滑桩一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用攀枝花机场滑坡攀枝花机场滑坡 2000年规划； 2003年建成； 2004正式投入使用 2009年10月3日开始 下滑。 滑坡：最高

10、123米， 滑动边坡体积500多 万方，其中填方80 多万方。滑坡滑坡机场跑道机场跑道一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用滑滑 坡坡 后后 缘缘一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用修建工程中，修建工程中， 就产生变形，就产生变形， 开始滑动，开始滑动， 花花2个亿采用个亿采用 抗滑桩进行抗滑桩进行 处理。处理。滑坡体滑坡体一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用20092009年年1010月月3 3日日 下滑后，一直下滑后，一直 都在应急处理都在应急处理 ，已花掉，已

11、花掉1.51.5亿亿 左右。现在预左右。现在预 算要阻止下滑算要阻止下滑 ，还要花，还要花1.51.5个个 亿左右。亿左右。推断后的抗滑桩推断后的抗滑桩一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用滑坡产生原因：滑坡产生原因： 覆盖层和基岩接覆盖层和基岩接 触面上的抗剪强触面上的抗剪强 度参数（内摩擦度参数（内摩擦 角）选取过高。角）选取过高。验算值：验算值：1717度度实际值：实际值：1212度度（二）要很好的解决岩土工程问题、防灾、治灾，必须首先进行勘察与测试、试验与分析，并利用土力学、岩石力学、基础工程、工程地质学等的理论与方法，对各类工程进行系统研究。

12、因此，岩土力学试验是岩土工程规划设计、防灾的前期工程，也是地基与基础设计，治理地质灾害的不可缺少的重要环节。一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用（三）岩土力学试验的目的1、了解岩石本身的物理和力学性质；、了解岩石本身的物理和力学性质；2、岩体质量分级、工程地质条件与问题评价；、岩体质量分级、工程地质条件与问题评价；3、边坡、地基和隧道围岩变形及稳定性分析，地质、边坡、地基和隧道围岩变形及稳定性分析，地质灾害防治工程方案论证等；灾害防治工程方案论证等；4、为岩土工程设计与施工提供参数和依据；、为岩土工程设计与施工提供参数和依据；5、揭示岩土的变形规律和

13、强度特征及破裂机理，建、揭示岩土的变形规律和强度特征及破裂机理，建立其数学力学模型，进行岩土工程结构的力学分析。立其数学力学模型，进行岩土工程结构的力学分析。一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用一、岩土力学试验在岩土工程中的地位和作用二、岩土力学试验二、岩土力学试验1 1、岩石力学试验、岩石力学试验1）岩石物理性质试验）岩石物理性质试验含水率、颗粒密度、块体密度；含水率、颗粒密度、块体密度；2）岩石水理性质试验）岩石水理性质试验吸水性、渗透性、膨胀性、耐崩解性和冻融性。吸水性、渗透性、膨胀性、耐崩解性和冻融性。3）岩石力学性质试验）岩石力学性质试验单轴压缩强度和变形试验、三轴压缩强度和变形

14、试单轴压缩强度和变形试验、三轴压缩强度和变形试验、抗拉强度试验、直剪强度试验和点荷载强度验、抗拉强度试验、直剪强度试验和点荷载强度。二、岩土力学试验二、岩土力学试验1）岩石物理性质试验（1 1）含水率）含水率指岩石试样在指岩石试样在1051051101100 0C C温度下烘至恒量时失温度下烘至恒量时失去的水分质量和恒量时试样干质量的比值，以百分去的水分质量和恒量时试样干质量的比值，以百分数表示。数表示。12 0 200012100mm mmmmm=式中：岩石的天然含水率，(）；称量盒质量，(g)；盒加原含水状态试件的质量，(g)；盒加干试件的质量，(g)。二、岩土力学试验二、岩土力学试验（2

15、 2）块体密度）块体密度岩石块体密度是试件质量与试件体积的比值，岩石块体密度是试件质量与试件体积的比值，反映岩石固体颗粒结构的松紧程度和组成固体颗粒反映岩石固体颗粒结构的松紧程度和组成固体颗粒的矿物成分。的矿物成分。 0 0m AH=0AH0m 试件的天然密度 (gcm3)； 试件截面积 (cm2)； 试件高度（cm）； 试件的天然质量 (g)；二、岩土力学试验二、岩土力学试验（3 3）颗粒密度）颗粒密度岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与体积的岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与体积的比值。比值。12d pwm dm mmm=+（或）pw1m2mdm 颗粒密度 (gcm3) ；试验温度条件下蒸馏

16、水的密度(gcm3)；比重瓶和试液总质量(g)；比重瓶、试液和岩粉总质量(g)；岩粉干质量(g)。二、岩土力学试验二、岩土力学试验岩石物理性质试验指标的关系：岩石物理性质试验指标的关系：岩石中的空隙岩石中的空隙粒间孔隙、微裂隙粒间孔隙、微裂隙空隙空隙开启空隙（与大气连通）；开启空隙（与大气连通）；封闭空隙（与大气隔绝）。封闭空隙（与大气隔绝）。开启空隙开启空隙大开空隙（水能自由进入）；大开空隙（水能自由进入）；小开空隙（在一定压力下才能进入）小开空隙（在一定压力下才能进入）。二、岩土力学试验二、岩土力学试验总空隙度（空隙率）总空隙度（空隙率）岩石中空隙总体积与岩石中空隙总体积与岩石体积之比。岩石体积之比。）。水的密度（岩石颗粒密度；岩石干密度（）；空隙率33/);/100)1 (cmgcmgnnwpdwpd=岩石的天然含水率。）；岩石块体密度（岩石干密度（0330/);/01. 01