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1、第一节第一节 岩石工程特性岩石工程特性主要指标主要指标 1物理指标物理指标 （1 1）密度：包括天然、烘干、饱和，通常不说明即指）密度：包括天然、烘干、饱和，通常不说明即指）密度：包括天然、烘干、饱和，通常不说明即指）密度：包括天然、烘干、饱和，通常不说明即指烘干密度。通常借助作抗压一起作，单独烘干密度。通常借助作抗压一起作，单独烘干密度。通常借助作抗压一起作，单独烘干密度。通常借助作抗压一起作，单独46cm46cm立方体立方体立方体立方体测定三个样测定三个样测定三个样测定三个样 （2 2）比重：以细碎岩粉过）比重：以细碎岩粉过）比重：以细碎岩粉过）比重：以细碎岩粉过0.25mm0.25mm筛
2、后，用比重瓶作筛后，用比重瓶作筛后，用比重瓶作筛后，用比重瓶作 （3 3）吸水率、饱水率：大气压下饱水获得的称吸水率：）吸水率、饱水率：大气压下饱水获得的称吸水率：）吸水率、饱水率：大气压下饱水获得的称吸水率：）吸水率、饱水率：大气压下饱水获得的称吸水率：WaWa式中：式中：式中：式中：g g0 0大气压浸水大气压浸水大气压浸水大气压浸水48hours48hours的重量的重量的重量的重量 g gs s试样试样试样试样105110105110烘烘烘烘24h24h的重量的重量的重量的重量饱水率饱水率饱水率饱水率gpgp真空泵抽气浸水真空泵抽气浸水真空泵抽气浸水真空泵抽气浸水4h4h的重量的重量的
3、重量的重量 2力学指标力学指标 （1）抗压强度）抗压强度干、湿挤压强度干、湿挤压强度1）压力机试验获得）压力机试验获得试样要求径高比试样要求径高比1 2，或宽高比，或宽高比1 2，d=5cm或或更大。干、湿各三块。更大。干、湿各三块。借此可以获得天然含水量，天然密度，饱和密借此可以获得天然含水量，天然密度，饱和密度吸水率，饱水率、空隙率（度吸水率，饱水率、空隙率（n0 0）gww水中称重的重量水中称重的重量 (2)劈裂试验劈裂试验抗拉强度抗拉强度 试样三块，试样三块，d=5cm，高度为直径的，高度为直径的0.51倍倍 是什么状态，就代表该状的抗拉强是什么状态，就代表该状的抗拉强度度 加载直接破
4、坏（以每秒加载直接破坏（以每秒35kg/cm2） 2力学指标力学指标 （4）抗剪强度）抗剪强度直剪式中型剪：（变角板已淘汰）直剪式中型剪：（变角板已淘汰）直剪式中型剪：（变角板已淘汰）直剪式中型剪：（变角板已淘汰） 每种状态试样每种状态试样每种状态试样每种状态试样4545块，尺寸：块，尺寸：块，尺寸：块，尺寸：151510cm151510cm或或或或1510cm1510cm 分天然状态，饱和状态分天然状态，饱和状态分天然状态，饱和状态分天然状态，饱和状态 放直剪仪上，先加正应力，正应力最大值等于或大于设计应力，其放直剪仪上，先加正应力，正应力最大值等于或大于设计应力，其放直剪仪上，先加正应力，
5、正应力最大值等于或大于设计应力，其放直剪仪上，先加正应力，正应力最大值等于或大于设计应力，其余等分取整数，如余等分取整数，如余等分取整数，如余等分取整数，如4kg/cm4kg/cm2 2，就分成，就分成，就分成，就分成1 1，2 2，3 3，4 4。每级加载后立即读。每级加载后立即读。每级加载后立即读。每级加载后立即读数，数，数，数，5 5分钟后再读，稳定标准，连续两次不超分钟后再读，稳定标准，连续两次不超分钟后再读，稳定标准，连续两次不超分钟后再读，稳定标准，连续两次不超1%mm1%mm。百分表上。百分表上。百分表上。百分表上1 1小格。小格。小格。小格。达到预定正应力至稳定，可以开剪。达到
6、预定正应力至稳定，可以开剪。达到预定正应力至稳定，可以开剪。达到预定正应力至稳定，可以开剪。 剪应力施加剪应力施加剪应力施加剪应力施加初估最大剪切荷载，然后按初估最大剪切荷载，然后按初估最大剪切荷载，然后按初估最大剪切荷载，然后按810%810%的荷载量级先加剪应力，当剪切变的荷载量级先加剪应力，当剪切变的荷载量级先加剪应力，当剪切变的荷载量级先加剪应力，当剪切变形等于前一级形等于前一级形等于前一级形等于前一级1.51.5倍时，剪切荷载减半施加。剪切荷载采用时间控制，倍时，剪切荷载减半施加。剪切荷载采用时间控制，倍时，剪切荷载减半施加。剪切荷载采用时间控制，倍时，剪切荷载减半施加。剪切荷载采用
7、时间控制，每每每每5 5分钟加载一次，记录分钟加载一次，记录分钟加载一次，记录分钟加载一次，记录、一量表读数。位移达到、一量表读数。位移达到、一量表读数。位移达到、一量表读数。位移达到11.5cm11.5cm，停止，停止，停止，停止剪切。剪切。剪切。剪切。 剪完后可回复原位，作摩擦试验。剪完后可回复原位，作摩擦试验。剪完后可回复原位，作摩擦试验。剪完后可回复原位，作摩擦试验。 也可以作单点摩擦试验。也可以作单点摩擦试验。也可以作单点摩擦试验。也可以作单点摩擦试验。 绘制绘制绘制绘制曲线，确定比例值，屈服值、峰值、残余值。曲线，确定比例值，屈服值、峰值、残余值。曲线，确定比例值，屈服值、峰值、残
8、余值。曲线，确定比例值，屈服值、峰值、残余值。 2力学指标力学指标 3送样单及试验数量送样单及试验数量 （1）工程名称；（）工程名称；（2）岩石定名；（）岩石定名；（3）试件）试件编号；（编号；（4）试件位置件数；（）试件位置件数；（5）送样人；）送样人；（6）时间；（）时间；（7）试验项目，要求；（）试验项目，要求；（8）一）一组试样，如果合作。例如组试样，如果合作。例如89mm钻头，岩心钻头，岩心直径直径85mm，则需岩样长度：变形、抗压、，则需岩样长度：变形、抗压、密度、饱水密度、吸水率、饱水率，天然含密度、饱水密度、吸水率、饱水率，天然含水量，天然密度：水量，天然密度：102cm，加上
9、锯、切、磨，如果每节，加上锯、切、磨，如果每节25cm，需需1.5m，抗拉，抗拉30cm。抗剪。抗剪50cm，共需，共需2.3m或更多的岩样。因此，要注意试样的不均匀或更多的岩样。因此，要注意试样的不均匀性。如果试样不够平行两块，性。如果试样不够平行两块，1.7m样也可以样也可以. 第二节第二节 岩石工程特性指标的用途岩石工程特性指标的用途1划分岩石划分岩石强强度度类型型岩质类型坚硬岩中硬岩较软岩软岩RS(MPa)6060303015155水电站 岩质类型坚硬岩中等坚硬不坚硬岩软岩RS9060903060101033110.30.10.10.10.0320KHz20KHz，前者是通，前者是通，
10、前者是通，前者是通过换能器将电振荡能量转换为机械振动能量传给岩体，后者是过换能器将电振荡能量转换为机械振动能量传给岩体，后者是过换能器将电振荡能量转换为机械振动能量传给岩体，后者是过换能器将电振荡能量转换为机械振动能量传给岩体，后者是通过爆破将能量传给岩体，但其基本理论是基于弹性体波动微通过爆破将能量传给岩体，但其基本理论是基于弹性体波动微通过爆破将能量传给岩体，但其基本理论是基于弹性体波动微通过爆破将能量传给岩体，但其基本理论是基于弹性体波动微分方程波速与弹性参数之间的关系，其：分方程波速与弹性参数之间的关系，其：分方程波速与弹性参数之间的关系，其：分方程波速与弹性参数之间的关系，其： （3
11、 3） （2 2） （1 1）将（将（将（将（1 1）代入（）代入（）代入（）代入（2 2）得（）得（）得（）得（3 3）式，其中）式，其中）式，其中）式，其中 在野外横波是不易测的，此时可选用经验在野外横波是不易测的，此时可选用经验在野外横波是不易测的，此时可选用经验在野外横波是不易测的，此时可选用经验 值，代替算出值，代替算出值，代替算出值，代替算出VSVS，再以再以再以再以VPVP来计算来计算来计算来计算EdEd。三、动静弹现场布点原则三、动静弹现场布点原则 二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价动模性模量是根据波速来决定的，由于岩体中存在较多的动模性模量是根据波速来决定的，由
12、于岩体中存在较多的细微裂隙，不大影响弹性波传递，相反在静弹试验，加压细微裂隙，不大影响弹性波传递，相反在静弹试验，加压时间长，细微裂隙反应明显，所以时间长，细微裂隙反应明显，所以d dEEs s，其差别就要由，其差别就要由岩体本身及岩石来决定，二者难以找到一个统一的关系。岩体本身及岩石来决定，二者难以找到一个统一的关系。但动弹模测定快速范围大，经济。对于研究岩体的工程地但动弹模测定快速范围大，经济。对于研究岩体的工程地质单元划分是非常有利的，所以不少单位常就一个工程区质单元划分是非常有利的，所以不少单位常就一个工程区内，先在划分单元的基础上。分区作内，先在划分单元的基础上。分区作E E0 0，
13、然后测定波速，然后测定波速，就能建立就能建立VpVpE E0 0，E Ed dE E0 0，其，其E Ed dE ES S的关系曲线，这对于的关系曲线，这对于评价各单元的参数是极为有利的。相反通过大致单元划分，评价各单元的参数是极为有利的。相反通过大致单元划分，在作在作VpVp分区，再作分区，再作E E0 0，再划分，这样就能进行很好的工程，再划分，这样就能进行很好的工程地质分区。一般大型工程清基都控制在地质分区。一般大型工程清基都控制在Vp4000-4500m/sVp4000-4500m/s，对于选择大的基础面是一种有效的方法。，对于选择大的基础面是一种有效的方法。第二节第二节 岩体变形参数
14、及取值方法岩体变形参数及取值方法 二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价一、变形参数取值一、变形参数取值二、岩体变形参数的用途二、岩体变形参数的用途三、岩体变形参数现场布点原则及取值单元三、岩体变形参数现场布点原则及取值单元划分划分四、岩体变形参数的选取四、岩体变形参数的选取一、变形参数取值一、变形参数取值1变形模量变形模量1 1）利用现场变形试验成果取值，然后按各区的成）利用现场变形试验成果取值，然后按各区的成）利用现场变形试验成果取值，然后按各区的成）利用现场变形试验成果取值，然后按各区的成果取值果取值果取值果取值2 2）利用纵波速度）利用纵波速度）利用纵波速度）利用纵波速度（1
15、 1）利用动、静模量关系式进行取值）利用动、静模量关系式进行取值）利用动、静模量关系式进行取值）利用动、静模量关系式进行取值先建立：先建立：先建立：先建立： E0=f(Vp)E0=f(Vp)然后以各测点的波速代入取值。然后以各测点的波速代入取值。然后以各测点的波速代入取值。然后以各测点的波速代入取值。（2 2）直接以纵波速度代入经验公式获得）直接以纵波速度代入经验公式获得）直接以纵波速度代入经验公式获得）直接以纵波速度代入经验公式获得E E0 0Log(E0)=2.278 log(Vp)-0.434 式中：式中：式中：式中：E E0 0GPa=10GPa=103 3MPaMPa；Vpkm/sV
16、pkm/s（3 3）在没有任何现场试验资料的情况下可以用岩）在没有任何现场试验资料的情况下可以用岩）在没有任何现场试验资料的情况下可以用岩）在没有任何现场试验资料的情况下可以用岩石饱和挤压强度来选取变形参数。石饱和挤压强度来选取变形参数。石饱和挤压强度来选取变形参数。石饱和挤压强度来选取变形参数。 E E0 0=0.2453R0=0.2453R03.133.13 2.泊松比泊松比 二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价泊松比在没有试验资料的情况下可以用变形模量泊松比在没有试验资料的情况下可以用变形模量泊松比在没有试验资料的情况下可以用变形模量泊松比在没有试验资料的情况下可以用变形模量
17、值选择值选择值选择值选择E020GPaE020GPa0.240.24E0=1020GPaE0=1020GPa =0.240.26 =0.240.26E0=510GPaE0=510GPa=0.26.28=0.26.28E0=25GPaE0=25GPa=0.280.30=0.280.30E0=0.22GPaE0=0.22GPa=0.300.33=0.300.333弹性模量取值弹性模量取值二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价1 1）根据现场试验选值）根据现场试验选值）根据现场试验选值）根据现场试验选值2 2）利用）利用）利用）利用V Vp pEE0 0关系式，关系式，关系式，关系式，E
18、E0 0EES S关系式取值关系式取值关系式取值关系式取值3 3）实在没有，可按变模的）实在没有，可按变模的）实在没有，可按变模的）实在没有，可按变模的2 2倍取值。倍取值。倍取值。倍取值。二、岩体变形参数的用途二、岩体变形参数的用途二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价1 1用于计算的参数用于计算的参数用于计算的参数用于计算的参数2 2岩石风化程度的划分岩石风化程度的划分岩石风化程度的划分岩石风化程度的划分用波速比用波速比用波速比用波速比 风化程度风化程度风化程度风化程度 波速比波速比波速比波速比新鲜新鲜新鲜新鲜1 1微风化微风化微风化微风化0.810.81弱风化（中风化）弱风化（
19、中风化）弱风化（中风化）弱风化（中风化） 0.60.80.60.8强风化强风化强风化强风化0.40.60.40.6全风化全风化全风化全风化0.250.40.250.4 1 1）用变形模量分类）用变形模量分类）用变形模量分类）用变形模量分类 2）用纵波速度划分岩体质量类型或围岩类型国内外用纵波速度对隧道围岩分类二、岩体变形参数的用途二、岩体变形参数的用途二二岩岩体体工工程程测测试试及及参参数数评评价价岩体质量类型质量变形模量(E0104MPa)GPa类优220类良212010类中10.5105类差0.50.252类劣.20.0220.2等级类型日本岩石力学委员会西南铁科所水电部王思敬水电部成勘院
20、优50004000600055005500 良5000400040003000450055004000500045005500中4000300035002000350050003000400035004500差3000200025001000200040002000350020003500劣2000150025002000200020004 4）岩体完整性划分）岩体完整性划分）岩体完整性划分）岩体完整性划分 用用用用(Vpm/Vpr)(Vpm/Vpr)2 2=Kv=Kv5 5）岩体结构划分）岩体结构划分）岩体结构划分）岩体结构划分 二、岩体变形参数的用途二、岩体变形参数的用途二二岩岩体体工工程
21、程测测试试及及参参数数评评价价岩体完整程度完整较完整完整性差较破碎破碎Kv10.750.750.450.450.250.250.15.04000500030004000200035006060303015介绍电力部的分级电力部的分级1) 岩石工程分级第五节 岩石承载力评价承载力基本值f0(MPa)岩石类别强风化中风化（弱风化）微风化硬质岩石150500150025004000软质岩石150500555120015002000此评价当f04000Kpa，应用工程实验经验。2）电力部标准第五节 岩石承载力评价岩石承载力基本值f0岩石单轴饱和挤压岩体完整岩体较完整完整性差岩体破碎Rs30MPaRs30MPa3）承载力标准值的计算 第五节 岩石承载力评价f回归修正系数变异系数f0承载力基本值。f0.75应分析过大原因，如无误则增加试验组数
