第六节 岩体力学性能的现场测试课件.ppt

1.要点：可按施加的推力与剪切面之间的夹角的大小而采用不同的加荷方法。双千斤顶试验中，一组试验不少于五块试件。 注1 当剪切面上存在裂隙、节理等滑面时，抗剪面积将分为剪断破坏和滑动破坏两部分，而把剪断破坏当作有效抗剪面积Fa，滑动破坏时的滑动面积为Fb。 2.破坏面上的正、剪应力计算(如图4－42) 从而测定应力－位移关系曲线。确定应力的比例极限、屈服极限和破坏极限。 关于不同应力状态下，现场三轴试验成果的计算分述如下： 1.三轴应力在 状态下应力满足： 上式中，L,M,N分别是某平面的法向方向余弦。令 L,M,N＝0，则在τ－σ 平面坐标内表示为三个应力圆（图4－44）。 2.三轴应力在 状态下应力满足： (图4－45) 上式在τ－σ 平面坐标内表示为一个应力圆。 3.三轴应力在 状态下应力满足： * * 第6节 岩体力学性能的现场测试 室内的岩样试验，一方面，其体积小，另一方面，它脱离了现场岩体的地质力学特性。因而它不能充分地反映岩体力学性能，而岩体的野外现场试验就较为全面地反映岩体力学性能的全貌，这是室内岩石试验所不及的。 一、岩体的变形试验 岩体现场变形试验有静力法及动力法两种。 静力法——指在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加法向静力荷载，并测定其岩体的变形值。然后绘制出应力—应变曲线，计算出岩体的变形参数。方法有：千斤顶法荷载试验（承压板法）、径向荷载试验（水压法）、狭缝法。 动力法——用人工方法对岩体发射（或激发）弹性波（声波或地震波），并测定其在岩体中的传播速度，然后根据波动理论求岩体的变形参数。（施加于岩体上的荷载则为动力荷载，如地震法，岩体的变形是因动力荷载引起的。）根据弹性波激发方式不同，分为：声波法和地震波法。 通常求算岩体的弹性模量 及变形模量 用千斤顶法，求岩石的弹性抗力系数采用双筒法。 现场试验的试件制备 选定试点位置之后，首先要彻底清除表面松散、松动和破碎的岩石(可用锤轻敲岩面听声检查)；然后用人工将表面凿平，要求凹凸差不超过5mm。再进行试点地质描述，画定试件表面的尺寸。 对于承压板法只需确定承压板的中心点，再垂直钻一个埋设测承压板中心变形的钻孔(如果需要测中心变形的话)，而后用水泥砂浆将承压面抹平，试件即告制备完成。 对于单轴、三轴和抗剪试验，除单轴外，每组试件均需至少三个，而且要切割成正立方体。其切割方法是在距试件尺寸边缘40cm用风钻连续切成槽，然后再用人工按试件尺寸切成40cm的宽槽，展现出正立方体试件。试件四侧人工开凿的凹凸差也要求不超过5mm，而且壁面相互垂直。最后进行试件面、壁的地质描述，再用水泥砂浆全部抹平封闭，试件即告完成。对比较破碎的试件，也有用水泥或加细钢筋将试件包起来再试验的做法。 现场单轴和三轴压缩试验和抗剪试验的试件尺寸，一般为50cmX 50cmX 50cm或70cmX70cmX 70cm。其中，抗剪试验是采用正方体，而单轴、三轴试验的试件高度要求大于或等于边长的2倍。 软弱岩石或软弱结构面由于无法制备成上述试件，如需测定抗剪强度时，可在洞壁按图(c)切槽，用埋设扁千斤顶(即测力枕)加压试验。若需测定变形或强度，也可按图(f)在洞壁切槽试验。这就是通常所谓的狭缝法试验。 现场试验的试件制备 （一） 承压板法（千斤顶法） 1、定义：用千斤顶加荷于垫板上，使荷载传到岩体中，故也称千斤顶法。 一般在洞内或坑道内进行，如果地表上有反力装置的条件，也可在地表上进行。 2、设备装置主要由四部分组成(图4—32)： 垫板(承压板)：方形或圆形，面积：0.25-1.2m2，材料：弹性、刚性。 加荷装置 (千斤顶或压力枕)： 500kN—3000kN 传力装置(传力支柱、传力柱垫板)； 变形量测装置(测微计)。 承压板的刚度问题 要求有足够的刚度，即承压板的厚度与基岩的弹性模量成正比，弹模愈大，板的厚度也愈大，否则难以满足压力均匀要求，承压面积则较小(直径30～40cm)。  （1）刚性垫板 压力传递较均匀，承压面积也较大(直径80cm)，有利于反映试点的裂隙影响，但相应要增大加载设备的容量。  （2）柔性垫板 当基岩较好、裂隙较少时，宜采用柔性垫板法，但测试操作较复杂； 当基岩破碎，裂隙发育时，宜采用刚性垫板法。虽然刚性垫板法的测试操作简单，但因设备较笨重，安装往往会带来