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1、Hohai University,第四章 岩体变形试验,岩体变形试验是指为了研究岩体变形特性，获得岩体变形参数（弹性模量、变形模量),在岩体原位所进行的试验。 岩体变形试验的方法：承压板法、狭缝法、单（双）轴压缩法、钻孔径向加压法、液压枕径向加压法和水压法。,Hohai University,第一节 承压板法试验,1.1 圆形刚性承压板法试验计算岩体的变形模量的计算公式 （4-1）：,式中：E岩体变形模量，MPa; w岩体变形,cm；p承压板下单位面积上的压力，MPa；d承压板直径，cm； 岩体泊松比。,Hohai University,刚性承压板法岩体变形试验安装如下图：,Hohai Uni
2、versity,柔性承压板中心孔法试验安装如下图：,Hohai University,1.2 承压板变形试验的主要技术问题：,试验边界条件的规定 承压板尺寸的规定 承压板的刚度问题 测量系统刚度的要求 温度对岩体变形测试的影响,Hohai University,一 试验边界条件的规定中弹性理论计算公式（4-2）和（4-3）：,式中 刚性板的均匀沉降，cm；板外点n处的沉降，cm；P承压板的平均压力，MPa；E岩体的变形模量，MPa；岩体的泊松比；板外点n距板中心的距离，cm；R承压板的半径，cm。,Hohai University,二 承压板刚度问题中承压板绝对刚性和绝对柔性的判别式（4-4）
3、：,令,随,的变化关系列于表4-1,Hohai University,式中：S 圆形承压板柔性指数；、E1 承压板的泊松比和弹性模量，MPa；、E0 岩体的泊松比和弹性模，MPa；R 承压板半径，cm；h 承压板的厚度，cm。,当S10时，为绝对柔性。,Hohai University,长江科学院在湖北丹江口工程进行岩体变形 试验的一个实例。第一次和最后次试验的压 力变形曲线分别出于图4-3和4-4如下：,Hohai University,（一）刚性承压板形式当S1 并满足下列三个条件之一时，可以把整个叠置板作为绝对刚性的，这三个条件是：,（1） ， S21.0（2） ， S21.5（3） ，
4、 S22.0,其中， S1 、 S2为按板的最大厚度和最小厚度分别求出的柔性指数。S1板的半径R1与整板的半径R的比值,（三）绝对刚性、柔性板的计算误差按布西涅斯克公式，S=0时，绝对刚性垫板下岩体的沉陷值由式（4-5）计算：,根据布西涅斯克公式，绝对柔性板的绝对 值为（4-6)和（4-7）：,Hohai University,（板中心处）,（板边缘处）,Hohai University,五、变形稳定标准采用相对变形稳定标准之后，可以使逐级多次循环的变形稳定标准统一起 来。,采用A%作相对稳定分析标准时，关键问题在于确定A%。经过分析比较多年的经验总结，取5%是适当的，见图4-5,Hohai
5、University,图4-5 变形稳定标准（a）逐级一次循环法；（b）逐级多次循环法,六、加压方式主要的加压方式有如下几种（见图4-6）,（a）逐级一次循环加压法（b）逐级多次循环加压法 （c）大循环加压法,七、温度对岩体变形测试的影响压力、变形、温度与时间关系曲线图（受温度 影响） 图 4-7,Hohai University,Hohai University,压力、变形、温度与时间关系曲线图（消除温度影 响后） 图 4-8,Hohai University,不同压力下岩体的沉降见表4-3,九、岩体变形试验资料的整理,岩体变形试验所得到的压力-变形曲线的加压曲线 (或称外包线），一般可归纳
6、为五种基本类型，如图 4-10,Hohai University,we-弹性变形；wp-残余变形；wo-全变形； p-压力；w-变形,Hohai University,第二节 狭缝法试验,2.1 狭缝法试验安装示意图 4-11,Hohai University,第三节 单（双）轴压缩法试验,3.1 试验假定试验范围内的岩体为均匀、各向同性的弹性体，按弹性介质单、双向受压公式计算弹性模量和泊松比，如下式4-8、4-9：,式中 x方向岩体所受的应力，MPa； y方向岩体所受的应力，MPa； x方向岩体的平均应变； y方向岩体的平均应变。,3.3 单（双）轴压缩法变形试验安装示意图 4-12,1-
7、测表；2-标点；3-液压枕；4-砂浆,Hohai University,Hohai University,第四节 钻孔径向加压法试验,4.1 柔性加压条件下，钻孔变形试验弹性（或变形）模量的计算公式如4-10,式中 E 岩体弹性（变形)模量，MPa；钻孔径向弹性变形（或全变形），cm；岩体泊松比；p 最大压力与初始应力差，MPa；d 实测点钻孔直径，cm。,Hohai University,4.4 钻孔径向加压法试验适用范围,式中 岩体中某点的径向应力，MPa；a 钻孔半径，cm；p 孔内径向压力，MPa；r 岩体中某点至钻孔中心距离，cm。,Hohai University,第五节 隧道径向
8、加压法试验,5.1 试验加压段长度确定,式中 q 地基单位面积上所承受的压力，MPa；地基的沉降，cm；K 地基系数（或机床系数),MPa/cm。,5.2 试验边界条件的确定,由上式可以得到不同深度的变形、应力与洞内表面变形、应力的比值：,Hohai University,第六节 隧洞水压法岩体变形试验,6.1 抗力系数K、单位抗力系数 、弹性模量E计算公式：,Hohai University,式中 K 岩体抗力系数，MPa9/cm；p 作用于围岩岩体表面上的压力，MPa；围岩表面径向变形，cm；岩体单位抗力系数，MPa；R 试洞半径，cm；岩体泊松比；E 岩体变形模量,Hohai University,谢谢大家！,Hohai University,
