1、中华人民共和国国家标准工程岩体试验方法标准Standard for test methods of engineering rock mass(送审稿)1目 次1 总则2 岩块试验2.1 含水率试验2.2 比重试验2.3 密度试验2.4 吸水性试验2.5 膨胀性试验2.6 耐崩解性试验2.7 单轴抗压强度试验2.8 冻融试验2.9 单轴压缩变形试验2.10 三轴压缩强度试验2.11 抗拉强度试验2.12 直剪试验2.13 点荷载强度试验3 岩体变形试验3.1 承压板法试验3.2 钻孔径向加压法试验4 岩体强度试验4.1 混凝土与岩体接触面直剪试验4.2 岩体软弱结构面直剪试验4.3 岩体直剪试
2、验4.4 岩体载荷试验5 岩石声波测试5.1 岩块声波速度测试5.2 岩体声波速度测试6 岩体应力测试6.1 孔壁应变法测试26.2 孔径变形法测试6.3 孔底应变法测试6.4 水压致裂法测试7 岩体观测7.1 围岩收敛观测7.2 钻孔轴向岩体位移观测7.3 钻孔横向岩体位移观测7.4 岩体表面倾斜观测7.5 岩体渗压观测附录 A 岩体应力计算附:条文说明31 总则1.0.1 为统一工程岩体试验方法,提高试验成果的质量和增强试验成果的可比性,制定本标准。1.0.2 本标准适用于地基、围岩、边坡以及填筑料的工程岩体基本工程性质试验。1.0.3 工程岩体试验对象应具有地质代表性。试验内容、试验方法
3、、技术条件等应符合工程建设勘测、设计、施工、质量检验的基本要求和特性。1.0.4 工程岩体试验除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2 岩 块 试 验2.1 含水率试验2.1.1 岩石含水率试验采用烘干法,适用于各类岩石。2.1.2 试件应符合下列要求:1 保持天然含水率的试件应在现场采取,不得采用爆破或湿钻法。试样在采取、运输、储存和制备过程中,含水率的变化不应大于 1%。其他试验需测含水率时,可采用试验完成后的试件制备。2 试件最小尺寸应大于组成岩石最大矿物颗粒直径的 10 倍,每个试件的质量为 40200g,每组试验试件的数量为 5 个。3 测定结构面充填物含水率时,应符合国
4、家标准土工试验方法标准(GB/T50123)的规定。2.1.3 试件描述应包括下列内容:1 岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。2 为保持含水状态所采取的措施。2.1.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 烘箱和干燥器。2 天平。2.1.5 试验应按下列步骤进行:1 称试件质量。2 将试件置于烘箱内,在 105110的温度下烘 24h。3 将试件从烘箱中取出,放入干燥器内冷却至室温,称烘干试件质量。4 称量准确至 0.01g。2.1.6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石含水率:(2.1.6-1)10s0mw式中 w 岩石含水率(%);m0 试件烘干前
5、的质量(g);5ms 试件烘干后的质量 (g)。2 计算值精确至 0.01。2.1.7 岩石含水率试验记录应包括工程名称、试件编号、试件描述、试件烘干前后的质量。2.2 比重试验2.2.1 岩石比重试验采用比重瓶法或水中称量法。比重瓶法适用于各类岩石;水中称量法应符合本标准第 2.4 节“吸水性试验”的规定。2.2.2 试件应符合下列要求:1 将岩石用粉碎机粉碎成岩粉,使之全部通过 0.25mm 筛孔,用磁铁吸去铁屑。2 对含有磁性矿物的岩石,应采用瓷研体或玛瑙研钵粉碎,使之全部通过0.25mm 筛孔。2.2.3 试件描述应包括下列内容:1 粉碎前应描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风
6、化程度、胶结物性质等。2 岩石的粉碎方法。2.2.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 粉碎机、瓷研钵或玛瑙研钵、磁铁块和孔径为 0.25mm 的筛。2 天平。3 烘箱和干燥器。4 煮沸设备和真空抽气设备。5 恒温水槽。6 短颈比重瓶:容积 100ml。7 温度计:量程 050,最小分度值 0.5。2.2.5 试验应按下列步骤进行:1 将制备好的岩粉,置于 105110温度下烘干,烘干时间不应少于6h,然后放入干燥器内冷却至室温。2 用四分法取两份岩粉,每份岩粉质量为 15g。63 将岩粉装入烘干的比重瓶内,注入试液(蒸馏水或煤油)至比重瓶容积的一半处。对含水溶性矿物的岩石,应使用煤油作试液。
7、4 当使用蒸馏水作试液时,应采用煮沸法或真空抽气法排除气体。当使用煤油作试液时,应采用真空抽气法排除气体。5 当采用煮沸法排除气体时,在加热沸腾后煮沸时间不应少于 1h。6 当采用真空抽气法排除气体时,真空压力表读数宜为当地大气压。抽气至无气泡逸出时,继续抽气时间不宜少于 1h。7 将经过排除气体的试液注入比重瓶至近满,然后置于恒温水槽内,使瓶内温度保持恒定并待上部悬液澄清。8 塞上瓶塞,使多余试液自瓶塞毛细孔中溢出,将瓶外擦干,称瓶、试液和岩粉的总质量,并测定瓶内试液的温度。9 洗净比重瓶,注入经排除气体并与试验同温度的试液至比重瓶内,按本条 7、8 步骤称瓶和试液的质量。10 称量准确至
8、0.001g,温度准确至 0.5。2.2.6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石比重:(2.2.6-1)WT2s1s GmG式中 Gs 岩石比重;ms 烘干岩粉质量(g);m1 瓶、试液总质量(g);m2 瓶、试液、岩粉总质量(g);GWT 与试验温度同温度的试液比重。2 比重试验应进行两次平行测定,两次测定的差值不应大于 0.02,取两次测值的平均值。3 计算值精确至 0.01。2.2.7 岩石比重试验记录应包括工程名称、试件编号、试件描述、比重瓶编号、试液温度、试液比重、干岩粉质量、瓶和试液总质量,以及瓶、试液和岩粉总7质量。2.3 密度试验2.3.1 岩石密度试验可采用量
9、积法、水中称量法或蜡封法,并应符合下列要求:1 凡能制备成规则试件的各类岩石,宜采用量积法。2 除遇水崩解、溶解和干缩湿胀的岩石外,均可采用水中称量法。水中称量法试验应符合本标准第 2.4 节的规定。3 不能用量积法或水中称量法进行测定的岩石,宜采用蜡封法。4 本标准用水采用洁净水,水的密度取为 1g/cm3。2.3.2 量积法试件应符合下列要求:1 试件尺寸应大于岩石最大矿物颗粒直径的 10 倍。2 试件可采用圆柱体、方柱体或立方体。3 沿试件高度、直径或边长的误差不应大于 0.3mm。4 试件两端面不平行度误差不应大于 0.05mm。5 试件端面应垂直试件轴线,最大偏差不得大于 0.25。
10、6 方柱体或立方体试件相邻两面应互相垂直,最大偏差不得大于 0.25。2.3.3 蜡封法试件宜为边长 4060mm 的浑圆状岩块。2.3.4 测湿密度时,每组试验试件数量应为 5 个;测干密度时,每组试验试件数量应为 3 个。2.3.5 试件描述应包括下列内容:1 岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。2 节理裂隙的发育程度及其分布。3 试件的形态。2.3.6 主要仪器和设备应包括下列各项:1 钻石机、切石机、磨石机和砂轮机等。2 烘箱和干燥器。3 天平。4 测量平台。85 熔蜡设备。6 水中称量装置。7 游标卡尺。2.3.7 量积法试验应按下列步骤进行:1 量测试件两
11、端和中间三个断面上相互垂直的两个直径或边长,按平均值计算截面积。2 量测两端面周边对称四点和中心点的五个高度,计算高度平均值。3 将试件置于烘箱中,在 105110温度下烘 24h,然后放入干燥器内冷却至室温,称烘干试件质量。4 长度量测准确至 0.02mm,称量准确至 0.01g。2.3.8 蜡封法试验应按下列步骤进行:1 测湿密度时,应取有代表性的岩石制备试件并称量;测干密度时,试件应在 105110温度下烘 24h,然后放入干燥器内冷却至室温,称烘干试件质量。2 将试件系上细线,置于温度 60左右的熔蜡中约 12s ,使试件表面均匀涂上一层蜡膜,其厚度约 1mm。当试件上蜡膜有气泡时,应
12、用热针刺穿并用蜡液涂平,待冷却后称蜡封试件质量。3 将蜡封试件置于水中称量。4 取出试件,擦干表面水分后再次称量。当浸水后的蜡封试件质量增加时,应重做试验。5 湿密度试件在剥除密封膜后,按本标准第 2.1.5 条(?)的步骤,测定岩石含水率。6 称量准确至 0.01g。2.3.9 试验成果整理应符合下列要求:1 量积法按下列公式计算岩石干密度:(2.3.9-1)AHmsd式中 d 岩石烘干密度 (g/cm3);ms 烘干试件质量(g);9A 试件截面积(cm 2);H 试件高度(cm)。2 蜡封法按下列公式计算岩石干密度和湿密度:(2.3.9-2)ps121smwd(2.3.9-3)ps1w2
13、1s(2.3.9-4)0.d式中 岩石湿密度 (g/cm3);m 湿试件质量(g);m1 蜡封试件质量(g);m2 蜡封试件在水中的称量(g);w 水的密度(g/cm 3);p 石蜡的密度 (g/cm3);w 岩石含水率(%)。3 计算值精确至 0.01。2.3.10 岩石密度试验记录应包括工程名称、试件编号、试件描述、试验方法、试件质量、试件水中称量、试件尺寸、水的密度、蜡的密度。2.4 吸水性试验2.4.1 岩石吸水性试验应包括岩石吸水率试验和岩石饱和吸水率试验,并应符合下列要求:1 岩石吸水率采用自由浸水法测定。2 岩石饱和吸水率采用经煮沸法或真空抽气法强制饱和后测定。岩石饱和吸水率应在
14、岩石吸水率测定后进行。103 在测定岩石吸水率与饱和吸水率的同时,宜采用水中称量法测定岩石密度和比重。4 本标准适用于遇水不崩解、不溶解和不干缩膨胀的岩石。5 本标准用水采用洁净水,水的比重取为 1,密度取为 1g/cm3。2.4.2 试件应符合下列要求:1 规则试件应符合本标准第 2.3.2 条的要求。2 不规则试件宜采用边长为 4060mm 的浑圆形岩块。3 每组试验试件的数量为 3 个。2.4.3 试件描述应符合本标准第 2.3.5 条的规定。2.4.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 钻石机、切石机、磨石机和砂轮机等。2 烘箱和干燥器。3 天平。4 水槽。5 真空抽气设备和煮沸设备。
15、6 水中称量装置。2.4.5 试验应按下列步骤进行:1 将试件置于烘箱内,在 105110温度下烘 24h,取出放入干燥器内冷却至室温后称量。2 当采用自由浸水法时,将试件放入水槽,先注水至试件高度的 1/4 处,以后每隔 2h 分别注水至试件高度的 1/2 和 3/4 处,6h 后全部浸没试件。试件在水中自由吸水 48h 后,取出试件并沾去表面水分称量。3 当采用煮沸法饱和试件时,煮沸容器内的水面应始终高于试件,煮沸时间不得少于 6h。经煮沸的试件,应放置在原容器中冷却至室温,取出并沾去表面水分称量。4 当采用真空抽气法饱和试件时,饱和容器内的水面应高于试件,真空压力表读数宜为当地大气压值。
16、抽气直至无气泡逸出为止,但抽气时间不得少于4h。经真空抽气的试件,应放置在原容器中,在大气压力下静置 4h,取出并沾去表面水分称量。115 将经煮沸或真空抽气饱和的试件,置于水中称量装置上,称其在水中的称量。6 称量准确至 0.01g。2.4.6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石吸水率、饱和吸水率、干密度和比重:(2.4.6-1)10s0am(2.4.6-2)spsa(2.4.6-3)wpdm(2.4.6-4)wsG式中 a 岩石吸水率(%) ;sa 岩石饱和吸水率(%);m0 试件浸水 48h 的质量(g);ms 烘干试件质量(g);mp 试件经强制饱和后的质量(g);mw
17、 强制饱和试件在水中的称量(g);w 水的密度(g/cm 3);Gw 水的比重。2 计算值精确至 0.01。2.4.7 岩石吸水性试验记录应包括工程名称、试件编号、试件描述、试验方法、烘干试件质量、浸水后质量、强制饱和后质量、强制饱和试件在水中称量、水的密度和水的比重。2.5 膨胀性试验122.5.1 岩石膨胀性试验包括岩石自由膨胀率试验、岩石侧向约束膨胀率试验和岩石体积不变条件下的膨胀压力试验,并应符合下列要求:1 岩石自由膨胀率试验适用于遇水不易崩解的岩石。2 岩石侧向约束膨胀率试验和岩石体积不变条件下的膨胀压力试验适用于各类岩石。2.5.2 试样应在现场采取,并保持天然含水状态,不得采用
18、爆破或湿钻法取样。2.5.3 试件应符合下列要求:1 试件应采用干法加工,天然含水率的变化不应超过 1%。2 自由膨胀率试验的试件:圆柱体试件的直径宜为 4865mm,试件高度宜等于直径,两端面应平行;正方体试件的边长宜为 4865mm,各相对面应平行。每组试验试件的数量为 3 个。3 侧向约束膨胀率试验和保持体积不变条件下的膨胀压力试验的试件高度不应小于 20mm,或大于组成岩石最大矿物颗粒直径的 10 倍,两端面应平行。试件直径为 5065mm,试件直径应小于金属套环直径 0.00.1mm。同一膨胀方向每组试验试件的数量为 3 个。2.5.4 试件描述应包括下列内容:1 岩石名称、颜色、矿
19、物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。2 膨胀变形和加载方向分别与层理、片理、节理裂隙之间的关系。3 试件加工方法。2.5.5 主要仪器和设备应包括下列各项:1 钻石机、切石机、磨石机等。2 测量平台。3 自由膨胀率试验仪。4 侧向约束膨胀率试验仪。5 膨胀压力试验仪。6 干湿温度计。2.5.6 自由膨胀率试验应按下列步骤进行:1 将试件放入自由膨胀率试验仪内,在试件上、下端分别放置透水板,顶13部放置一块金属板。2 在试件上部和四侧对称的中心部位安装千分表,分别量测试件的轴向变形和径向变形。四侧千分表与试件接触处,宜放置一块薄铜片。3 记录千分表读数,每隔 10min 测读变形 1 次
20、,直至 3 次读数不变。4 缓慢地向盛水容器内注入蒸馏水,直至淹没上部透水板,并立即读数。5 在第 1 小时内,每隔 10min 测读变形 1 次,以后每隔 1h 测读变形 1 次,直至所有千分表的 3 次读数差不大于 0.001mm 为止,但浸水后的试验时间不得少于 48h。6 在试验加水后,应保持水位不变,水温变化不得大于 2。7 在试验过程中及试验结束后,应详细描述试件的崩解、开裂、掉块、表面泥化或软化现象。2.5.7 侧向约束膨胀率试验应按下列步骤进行:1 将试件放入内壁涂有凡士林的金属套环内,在试件上、下端分别放置薄型滤纸和透水板。2 顶部放上固定金属载荷块并安装垂直千分表。金属载荷
21、块的质量应能对试件产生 5kPa 的持续压力。3 试验及稳定标准应符合本标准第 2.5.6 条中的 36 步骤。4 试验结束后,应描述试件的泥化和软化现象。2.5.8 保持体积不变条件下的膨胀压力试验应按下列步骤进行:1 将试件放入内壁涂有凡士林的金属套环内,并在试件上、下端分别放置薄型滤纸和金属透水板。2 按膨胀压力试验仪的要求,安装加压系统和量测试件变形的千分表。3 应使仪器各部位和试件在同一轴线上,不应出现偏心载荷。4 对试件施加 10kPa 压力的载荷,记录千分表和测力计读数,每隔 10min测读 1 次,直至 3 次读数不变。5 缓慢地向盛水容器内注入蒸馏水,直至淹没上部金属透水板。
22、观测千分表的变化。当变形量大于 0.001mm 时,调节所施加的载荷,应使试件膨胀变形或试件厚度在整个试验过程中始终保持不变,并记录测力计读数。6 开始时每隔 10min 读数一次,连续 3 次读数差小于 0.001mm 时,改为14每 1h 读数一次;当每 1h 读数连续 3 次读数差小于 0.001mm 时,可认为稳定并记录试验载荷。浸水后总的试验时间不得少于 48h。7 在试验加水后,应保持水位不变。水温变化不得大于 2。8 试验结束后,应描述试件的泥化和软化现象。2.5.9 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石自由膨胀率、侧向约束膨胀率和体积不变条件下的膨胀压力:(2.5
23、.9-1)10HV(2.5.9-2)D(2.5.9-3)1HP(2.5.9-4)AFpe式中 VH 岩石轴向自由膨胀率(%);VD 岩石径向自由膨胀率(%);VHP 岩石侧向约束膨胀率(%);pe 体积不变条件下的岩石膨胀压力(MPa);H 试件轴向变形值(mm);H 试件高度(mm) ; D 试件径向平均变形值 (mm);D 试件直径或边长(mm);H 1 有侧向约束试件的轴向变形值(mm);F 轴向载荷(N) ;A 试件截面积(mm 2)。2 计算值取 3 位有效数字。2.5.10 岩石膨胀性试验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、试验方法、温度、试验时间、轴向变形
24、、径向变形和轴向载荷。152.6 耐崩解性试验2.6.1 岩石耐崩解性试验适用于黏土岩类岩石和风化岩石。2.6.2 试件应符合下列要求:1 在现场采取保持天然含水率的试样并密封。2 试件制成浑圆状,每个质量为 4060g。3 每组试验试件的数量为 10 个。2.6.3 试件描述应包括岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。2.6.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 烘箱和干燥器。2 天平。3 耐崩解性试验仪:由动力装置、圆柱形筛筒和水槽组成。其中圆柱形筛筒长 100mm、直径 140mm、筛孔直径 2mm。4 温度计。2.6.5 试验应按下列步骤进行:1 将试件装入耐崩
25、解试验仪的圆柱形筛筒内,在 105110的温度下烘24h,在干燥器内冷却至室温称量。2 将装有试件的筛筒放入水槽,向水槽内注入蒸馏水,致水面在转动轴下约 20mm。筛筒以 20r/min 的转速转动 10min 后,将装有残留试件的筛筒在105110的温度下烘 24h,在干燥器内冷却至室温称量。3 重复本条 2 的步骤,求得第二次循环后的筛筒和残留试件质量。根据需要,可进行 5 次循环。4 试验过程中,水温应保持在 202范围内。5 试验结束后,应对残留试件、水的颜色和水中沉积物进行描述。根据需要,对水中沉积物进行颗粒分析、界限含水率测定和黏土矿物成分分析。6 称量准确至 0.01g。2.6.
26、6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石耐崩解性指数:16(2.6.6-1)10sr2dmI式中 Id2 岩石二次循环耐崩解性指数(%) ;ms 原试件烘干质量 (g);mr 残留试件烘干质量(g)。2 计算值取 3 位有效数字。2.6.7 岩石耐崩解性试验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、水的温度、循环次数、试件在试验前后的烘干质量。2.7 单轴抗压强度试验2.7.1 岩石单轴抗压强度试验适用于能制成圆柱体试件的各类岩石。2.7.2 试件可用钻孔岩心或岩块制作。试样在采取、运输和制备过程中,应避免产生裂缝。2.7.3 试件尺寸应符合下列要求:1 圆柱体试件直径宜
27、为 4854mm。2 含大颗粒的岩石,试件的直径应大于岩石中最大颗粒直径的 10 倍。3 试件高度与直径之比应为 2.02.5。2.7.4 试件精度应符合下列要求:1 试件两端面不平行度误差不得大于 0.05mm。2 沿试件高度,直径的误差不得大于 0.3mm。3 端面应垂直于试件轴线,偏差不得大于 0.25。2.7.5 试验的含水状态,可根据需要选择天然含水状态、烘干状态、饱和状态或其他含水状态。试件烘干和饱和方法应符合本标准第 2.4.5 条的规定。2.7.6 同一含水状态和同一加载方向下,每组试验试件的数量为 3 个。2.7.7 试件描述应包括下列内容:1 岩石名称、颜色、矿物成分、结构
28、、构造、风化程度、胶结物性质等。2 加载方向与岩石试件层理、节理、裂隙的关系。3 含水状态及所使用的方法。4 试件加工中出现的现象。172.7.8 主要仪器和设备应包括下列各项:1 钻石机、切石机、磨石机和车床等。2 测量平台。3 材料试验机。2.7.9 试验应按下列步骤进行:1 将试件置于试验机承压板中心,调整球形座,使试件两端面与试验机上下压板接触均匀。2 以每秒 0.51.0MPa 的速度加载直至破坏。记录破坏载荷及加载过程中出现的现象。3 试验结束后,应描述试件的破坏形态。2.7.10 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石单轴抗压强度和软化系数:(2.7.10-1)APR
29、(2.7.10-2)dw式中 R 岩石单轴抗压强度(MPa); 软化系数;P 破坏载荷(N) ;A 试件截面积(mm 2); 岩石饱和单轴抗压强度平均值(MPa);wR 岩石烘干单轴抗压强度平均值(MPa)。d2 岩石单轴抗压强度计算值取 3 位有效数字,软化系数计算值取 2 位有效数字。2.7.11 岩石单轴抗压强度试验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、含水状态、受力方向、试件尺寸和破坏载荷。2.8 冻融试验2.8.1 岩石冻融试验采用直接冻融法,适用于能制成圆柱体试件的各类岩石。182.8.2 试件应符合本标准第 2.7.22.7.5 条的要求。2.8.3 同一加载方向下,
30、每组试验试件的数量应为 6 个。2.8.4 试件描述应符合本标准第 2.7.7 条的要求。2.8.5 主要仪器设备应包括下列各项:1 天平。2 低温冰柜或冷冻库。3 白铁皮盒和铁丝架。4 其他应符合本标准第 2.7.8 条的要求。2.8.6 试验应按下列步骤进行:1 将试件烘干,称试验前试件的烘干质量。再将试件进行强制饱和,并称试件的饱和质量。试件进行烘干和强制饱和方法应符合本标准第 2.4.5 条的规定。2 取 3 个经强制饱和的试件进行冻融前的单轴抗压强度试验。3 将另 3 个经强制饱和的试件放入铁皮盒内的铁丝架中,把铁皮盒放入冰柜或冷冻库内,在202温度下冻 4h,然后取出铁皮盒,往盒内
31、注水浸没试件,使水温保持在 202下融解 4h,即为一个冻融循环。4 冻融循环次数为 25 次。根据需要,冻融循环次数也可采用 50 次或 100次。5 每进行一次冻融循环,应详细检查各试件有无掉块、裂缝等,观察其破坏过程。试验结束后作一次总的检查,并作详细记录。6 冻融循环结束后,把试件从水中取出,沾干表面水分,称其质量,然后进行单轴抗压强度试验。7 单轴抗压强度试验应符合本标准第 4.7.9 条的规定。8 称量准确至 0.01g。2.8.7 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石冻融质量损失率,岩石冻融单轴抗压强度和岩石冻融系数:(2.8.7-1)10sfmpM19(2.8.7
32、-2)APRfm(2.8.7-3)wffK式中:M 岩石冻融质量损失率(%) ;Rfm 岩石冻融单轴抗压强度(MPa);Kfm 岩石冻融系数;mp 冻融前饱和试件质量(g);mfm 冻融后饱和试件质量 (g);ms 试验前烘干试件质量 (g); 冻融后岩石单轴抗压强度平均值(MPa);fR 岩石饱和单轴抗压强度平均值(MPa)。w2 岩石冻融质量损失率和岩石冻融单轴抗压强度计算值取 3 位有效数字,岩石冻融系数计算值精确至 0.01。2.8.8 岩石冻融试验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、烘干试件质量、饱和试件质量、冻融后饱和试件质量、破坏载荷。2.9 单轴压缩变形
33、试验2.9.1 岩石单轴压缩变形试验采用电阻应变片法或千分表法,适用于能制成圆柱体试件的各类岩石。2.9.2 试件应符合本标准第 2.7.22.7.6 条的要求。2.9.3 试件描述应符合本标准第 2.7.7 条的要求。2.9.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 静态电阻应变仪。2 惠斯顿电桥、兆欧表、万用电表。3 电阻应变片、千(百) 分表。4 千分表架、磁性表架。5 其他应符合本标准第 2.7.8 条的要求。202.9.5 电阻应变片法试验应按下列步骤进行:1 选择电阻应变片时,应变片阻栅长度应大于岩石最大矿物颗粒直径的10 倍,并应小于试件半径;同一试件所选定的工作片与补偿片的规格、灵
34、敏系数等应相同,电阻值允许误差为0.2。2 贴片位置应选择在试件中部相互垂直的两对称部位,以相对面为一组,分别粘贴轴向、径向应变片,并应避开裂隙或斑晶。3 贴片位置应打磨平整光滑,并用清洗液清洗干净。各种含水状态的试件,应在贴片位置的表面均匀地涂一层防底潮胶液,厚度不宜大于 0.1mm,范围应大于应变片。4 应变片应牢固地粘贴在试件上,轴向或径向应变片的数量不应少于 2 片,其绝缘电阻值不应小于 200M。5 在焊接导线后,可在应变片上作防潮处理。6 将试件置于试验机承压板中心,调整球形座,使试件受力均匀,并测初始读数。7 加载宜采用一次连续加载法。以每秒 0.51.0MPa 的速度加载,逐级
35、测读载荷与各应变片应变值直至试件破坏,记录破坏载荷。测值不宜少于 10 组。8 记录加载过程及破坏时出现的现象,并对破坏后的试件进行描述。2.9.6 千分表法试验应按下列步骤进行:1 千分表架应固定在试件预定的标距上,在表架上的对称部位分别安装量测试件轴向或径向变形的千分表。2 对于变形较大的试件,可将试件置于试验机承压板中心,将磁性表架对称安装在下承压板上,量测试件轴向变形的测表表头应对称,直接与上承压板接触。量测试件径向变形的测表表头直接与试件中部表面接触,径向测表应分别安装在试件直径方向的对称位置上。3 量测轴向或径向变形的测表不应少于 2 只。4 其他应符合本标准第 2.9.5 条中
36、68 步骤。2.9.7 试验成果整理应符合下列要求:1 岩石单轴抗压强度按本标准式(2.7.10-1)计算。2 按下列公式计算各级应力。21(2.9.7-1)AP式中 各级应力(MPa);P 与所测各组应变值相应的载荷(N)。3 按下列公式计算千分表法轴向应变与径向应变值:(2.9.7-2)L1(2.9.7-3)Dd式中 l 各级应力的轴向应变值;d 与 l 同应力的径向应变值;L 各级载荷下的轴向变形平均值(mm);D 与L 同载荷下径向变形平均值(mm);L 轴向测量标距或试件高度(mm);D 试件直径(mm) 。4 绘制应力与轴向应变及径向应变关系曲线。5 按下列公式计算岩石平均弹性模量
37、和岩石平均泊松比:(2.9.7-4)a1bavE(2.9.7-5)lalbdav式中 Eav 岩石平均弹性模量 (MPa);av 岩石平均泊松比;a 应力与轴向应变关系曲线上直线段始点的应力值(MPa) ;b 应力与轴向应变关系曲线上直线段终点的应力值(MPa) ;1a 应力为 a 时的轴向应变值;1b 应力为 b 时的轴向应变值;da 应力为 a 时的径向应变值;db 应力为 b 时的径向应变值。226 按下列公式计算岩石割线弹性模量及相应的岩石泊松比:(2.9.7-6)150E(2.9.7-7)150d式中 E50 岩石割线弹性模量(MPa);50 岩石泊松比;50 相当于岩石单轴抗压强度
38、 50%时的应力值(MPa);l50 应力为 50 时的轴向应变值;d50 应力为 50 时的径向应变值。7 岩石弹性模量值取 3 位有效数字,泊松比计算值精确至 0.01。2.9.8 岩石单轴压缩变形试验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、含水状态、受力方向、试验方法、各级载荷下的应力及轴向和径向变形值或应变值、破坏载荷。2.10 三轴压缩强度试验2.10.1 岩石三轴压缩强度试验采用等侧向压力,适用于能制成圆柱体试件的各类岩石。2.10.2 试件应符合下列要求:1 圆柱体试件直径应为试验机承压板直径的 0.961.00。试件高度与直径之比为 2.02.5。2 同一含
39、水状态和同一加载方向下,每组试验试件的数量为 5 个。3 其他应符合本标准第 2.7.22.7.5 条的要求。2.10.3 试件描述应符合本标准 2.7.7 的要求。2.10.4 主要仪器和设备应包括下列各项:1 钻石机、切石机、磨石机和车床等。2 测量平台。3 三轴试验机。2.10.5 试验应按下列步骤进行:231 各试件侧压力可按等差级数或等比级数进行选择。最大侧压力应根据工程需要和岩石特性及三轴试验机性能确定。2 根据三轴试验机要求安装试件和轴向变形测表。试件应采用防油措施。3 以每秒 0.05MPa 的加载速度同步施加侧向压力和轴向压力至预定的侧压力值,记录试件轴向变形值并作为初始值。
40、在试验过程中应使侧向压力始终保持为常数。4 加载采用一次连续加载法。以每秒 0.51.0MPa 的加载速度施加轴向载荷,逐级测读轴向载荷及轴向变形,直至试件破坏,记录破坏载荷。测值不宜少于 10 组。5 按本条 24 步骤,进行其余试件在不同侧压力下的试验。6 应对破坏后的试件进行描述。当有完整的破坏面时,应量测破坏面与试件轴线方向的夹角。2.10.6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算不同侧压条件下的最大主应力:(2.10.6-1)AP1式中 1 不同侧压条件下的最大主应力(MPa);P 不同侧压条件下的试件轴向破坏载荷(N)。A 试件截面积(mm 2)。2 根据计算的最大主应力
41、 1 及相应施加的侧向压力 3,在 - 坐标图上绘制莫尔应力圆,根据莫尔库伦强度准则确定岩石在三向应力状态下的抗剪强度参数:摩擦系数 f 和黏聚力 c 值。3 抗剪强度参数也可采用下述方法予以确定。在以 1 为纵坐标和 3 为横坐标的坐标图上,根据各试件的 1、 3 值,点绘出各试件的坐标点,并建立下列线性方程式:(2.10.6-2)RF31式中 F 1-3 关系曲线的斜率;R 1-3 关系曲线在 1 轴上的截距,等同于试件的单轴抗压强度24(MPa)。4 根据参数 F、R,按下列公式计算莫尔库伦强度准则参数:(2.10.6-3)Ff21(2.10.6-4)Rc2.10.7 岩石三轴压缩强度试
42、验记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、含水状态、受力方向、各侧压力下的各级轴向载荷及轴向变形、破坏载荷。2.11 抗拉强度试验2.11.1 岩石抗拉强度试验采用劈裂法,适用于能制成规则试件的各类岩石。2.11.2 试件应符合下列要求:1 圆柱体试件的直径宜为 4854mm。试件厚度为直径的 0.51.0,并应大于岩石中最大颗粒直径的 10 倍。2 其他应符合本标准第 2.7.2、2.7.42.7.6 条的要求。2.11.3 试件描述应符合本标准第 2.7.7 条的要求。2.11.4 主要仪器设备应符合本标准第 2.7.8 条的要求。2.11.5 试验应按下列步骤进行:1
43、 根据要求的劈裂方向,通过试件直径的两端,沿轴线方向画两条相互平行的加载基线,将 2 根垫条沿加载基线固定在试件两侧。2 将试件置于试验机承压板中心,调整球形座,使试件均匀受力,并使垫条与试件在同一加载轴线上。3 以每秒 0.30.5MPa 的速度加载直至破坏。4 记录破坏载荷及加载过程中出现的现象,并对破坏后的试件进行描述。2.11.6 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算岩石抗拉强度:(2.11.6-1)DhP2t25式中 t 岩石抗拉强度 (MPa);P 试件破坏载荷(N);D 试件直径(mm) ;h 试件厚度(mm)。2 计算值取 3 位有效数字。2.11.7 岩石抗拉强度试
44、验的记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、破坏载荷等。2.12 直剪试验2.12.1 岩石直剪试验包括岩石、岩石结构面以及混凝土与岩石接触面直剪试验,适用于各类岩石。本标准采用平推法。2.12.2 试样应在现场采取,在采取、运输、储存和制备过程中,应防止产生裂隙和扰动。2.12.3 试件应符合下列要求:1 岩石直剪试验试件的直径或边长不得小于 50mm,试件高度应与直径或边长相等。2 岩石结构面直剪试验试件的直径或边长不得小于 50mm,试件高度应与直径或边长相等。结构面应位于试件中部。3 混凝土与岩石接触面直剪试验试件应为正方体,其边长不宜小于150mm。接触面应位于试
45、件中部,浇筑前起伏差宜为边长的 1%2%。混凝土应按预定的配合比浇筑,骨料的最大粒径不得大于边长的 1/6。2.12.4 试验的含水状态,可根据需要选择天然含水状态、饱和状态或其他含水状态。2.12.5 每组试验试件的数量应为 5 个。2.12.6 试件描述应包括下列内容:1 岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。2 层理、片理、节理裂隙的发育程度及其与剪切方向的关系。3 结构面的充填物性质、充填程度以及试样采取和试件制备过程中受扰动26的情况。2.12.7 主要仪器和设备应包括下列各项:1 试件制备设备。2 试件饱和与养护设备。3 应力控制式平推法直剪试验仪。4 位移
46、测表。2.12.8 试件安装应符合下列规定:1 将试件置于直剪仪的剪切盒内,试件受剪方向应与预定受力方向一致,试件与剪切盒内壁的间隙用填料填实,使试件与剪切盒成为一整体。预定剪切面应位于剪切缝中部。2 安装试件时,法向载荷和剪切载荷的作用力方向应通过预定剪切面的几何中心。法向位移测表和剪切位移测表应对称布置,各测表数量不得少于 2 只。3 预留剪切缝宽度为试件剪切方向长度的 5%,或为结构面的厚度。4 混凝土与岩石接触面试件,应达到预定混凝土强度等级。2.12.9 法向载荷施加应符合下列规定:1 在每个试件上分别施加不同的法向载荷,对应的最大法向应力值不宜小于预定的法向应力。各试件的法向载荷,
47、宜根据最大法向载荷等分确定。2 在施加法向载荷前,测读各位移测表的初始值。每 10min 测读一次,各个测表三次读数差值不超过 0.02mm 时,可施加法向载荷。3 对于岩石结构面中含有充填物的试件,最大法向载荷以不挤出充填物为宜。4 对于不需要固结的试件,法向载荷可一次施加完毕,测读法向位移,5min 后再测读一次,即可施加剪切载荷。5 对于需要固结的试件,应按充填物的性质和厚度分 13 级施加。在法向载荷施加至预定值后的第一小时内,每隔 15min 读数一次;然后每 30min 读数一次。当各个测表每小时法向位移不超过 0.05mm 时,视作固结稳定,即可施加剪切载荷。6 在剪切过程中,应
48、使法向载荷始终保持恒定。272.12.10 剪切载荷施加应符合下列规定:1 测读各位移测表读数,必要时调整测表读数。根据需要,调整剪切千斤顶位置。2 根据预估最大剪切载荷,宜分 812 级施加。每级载荷施加后,即测读剪切位移和法向位移,5min 后再测读一次,即可施加下一级剪切载荷直至破坏。当剪切位移量增幅变大时,可适当加密剪切载荷分级。3 试件破坏后,应继续施加剪切载荷,直至测出趋于稳定的剪切载荷值为止。4 将剪切载荷退至零。根据需要,待试件充分回弹后,调整测表,按本条13 步骤进行摩擦试验。2.12.11 试验结束后,应对试件剪切面进行描述:1 准确量测剪切面,确定有效剪切面积;2 剪切面的破坏情况,擦痕的分布、方向和长度;3 测定剪切面的起伏差,绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线;4 当结构面内有充填物时,应查找剪切面的准确位置,并记述其组成成分、性质、厚度、结构构造、含水状态。根据需要,测定充填物的物理性质和黏土矿物成分。2.12.12 试验成果整理应符合下列要求:1 按下列公式计算各法向载荷下的法向应力和剪应力:(2.1