1、巖體變形試驗3. 1承壓板法試驗3. 1. 1承壓板法試驗應(yīng)按承壓板性質(zhì)，可采用剛性承壓板或柔性承圧板。各類巖體均可釆 用剛性承圧板法試驗，完整和較完整巖體也可采用柔性承壓板法試驗。3. 1. 2試驗地段開挖時，應(yīng)減少對巖體的擾動和破壞。3. 1. 3在巖體的預(yù)定部位加工試點(diǎn)，應(yīng)符合下列要求：1試點(diǎn)受力方向宜與工程巖體實際受力方向一致。各向異性的巖體，也可按耍求的受力方 向制備試點(diǎn)。2加工的試點(diǎn)面積應(yīng)大于承壓板，承圧板的直徑或邊長不宜小于30cm。3試點(diǎn)表層受擾動的巖體宜清除干凈。試點(diǎn)表而應(yīng)修鑿平整，表面起伏差不宜大于承壓板 直徑或邊長的l%o4承壓板外1. 5倍承圧板直徑范圍以內(nèi)的巖體表面應(yīng)

2、平整，應(yīng)無松動巖塊和石確。3. 1. 4試點(diǎn)的邊界條件應(yīng)符合下列要求：1試點(diǎn)中心至試驗洞側(cè)壁或頂?shù)装宓木嚯x，應(yīng)大于承壓板直徑或邊長的2. 0倍；試點(diǎn)中 心至洞口或掌子面的距離，應(yīng)大承圧板直徑或邊長的2. 5倍；試點(diǎn)中心至臨空面的距離, 應(yīng)大于承圧板直徑或邊長的6. 0倍。2兩試點(diǎn)中心之間的距離，應(yīng)大于承圧板直徑或邊長的4. 0倍。3試點(diǎn)表面以下3. 0倍承圧板直徑或邊長深度范圍內(nèi)的巖體性質(zhì)宜相同。3. 1. 5試點(diǎn)的反力部位巖體應(yīng)能承受足夠的反力，表面應(yīng)鑿平。3. 1. 6柔性承壓板中心孔法應(yīng)采用鉆孔軸向位移計進(jìn)行深部巖體變形量測的試點(diǎn)，應(yīng)在試 點(diǎn)中心垂直試點(diǎn)表面鉆孔并取心，鉆孔應(yīng)符臺鉆孔軸向

3、位移計對鉆孔的要求，孔深不應(yīng)小于 承壓板直徑的6. 0倍。孔內(nèi)殘留巖心與石磴應(yīng)打撈干凈，孔壁應(yīng)清洗，孔口應(yīng)保護(hù)。3. 1. 7試點(diǎn)可在天然狀態(tài)下試驗，也可在人工泡水條件下試驗。3. 1. 8試點(diǎn)地質(zhì)描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：1試段開挖和試點(diǎn)制備的方法以及出現(xiàn)的情況。2巖石名稱、結(jié)構(gòu)及主要礦物成分。3巖體結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、寬度、延伸性、密度、充填物性質(zhì)，以及與受力方向的關(guān)系 等。4試段巖體風(fēng)化狀態(tài)及地下水情況。5試驗段地質(zhì)展示圖、試驗段地質(zhì)縱橫削面圖、試點(diǎn)地質(zhì)素描圖和試點(diǎn)中心鉆孔柱狀圖。3. 1. 9應(yīng)包括下列主要儀器和設(shè)備：1液壓千斤頂。2環(huán)形液壓枕。3液壓泵及管路。4壓力表。5圓形或方形剛性承壓

4、板。6墊板。7環(huán)形鋼板和環(huán)形傳力箱。8傳力柱。9反力裝置。10測表支架。11變形測表。12磁性表座。13鉆孔軸向位移計。3. 1. 10剛性承圧板法加壓系統(tǒng)安裝應(yīng)符合下列要求：1應(yīng)清洗試點(diǎn)巖體表面，鋪墊一層水泥漿，放上剛性承壓板，輕擊承圧板，并應(yīng)擠出多余 水泥漿，使承壓板平行試點(diǎn)表面。水泥漿的厚度不宜大于承壓板直徑或邊長的1%,并應(yīng)防 止水泥漿內(nèi)有氣泡產(chǎn)生。2應(yīng)在承圧板上放置千斤頂，千斤頂?shù)募訅褐行膽?yīng)與承圧板中心重合。3應(yīng)在千斤頂上依次安裝墊板、傳力柱、墊板，在墊板和反力后座巖體之間填筑砂漿或安裝反力裝置。4在露夭場地或無法利用洞室頂板作為反力部位時，可采用堆載法或地錨作為反力裝置。5安裝完畢

5、后，可啟動千斤頂稍加壓力，使整個系統(tǒng)結(jié)合緊密。6加圧系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，所有部件的中心應(yīng)保持在同一軸線上并與加壓方向 一致。3. 1. 11柔性承壓板法加壓系統(tǒng)安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：1進(jìn)行中心孔法試驗的試點(diǎn)，應(yīng)在放置液壓枕之前先在孔內(nèi)安裝鉆孔軸向位移計。鉆孔軸 向位移計的測點(diǎn)布置，可按液壓枕直徑的0. 25、0. 50、0. 75. 1. 00、1. 50、2. 00、 3. 00倍的鉆孔不同深度進(jìn)行，但孔口及孔底應(yīng)設(shè)測點(diǎn)或固定點(diǎn)。2應(yīng)清洗試點(diǎn)巖體表面，鋪墊一層水泥漿，應(yīng)放置兩面凹槽已用水泥砂漿填平并經(jīng)養(yǎng)護(hù)的 環(huán)形液圧枕，并擠出多余水泥漿，應(yīng)使環(huán)形液壓枕平行試點(diǎn)表面。水泥漿的厚度不宜大于

6、 lcm,應(yīng)防止水泥漿內(nèi)有氣泡產(chǎn)生。3應(yīng)在環(huán)形液圧枕上放置環(huán)形鋼板和環(huán)形傳力箱，并應(yīng)依次安裝墊板、液圧枕或千斤頂、 墊板、傳力柱、墊板，在墊板和反力部位之間填筑砂漿或安裝反力裝置。4其他應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)第3. 1. 10條中第4款至第6款的規(guī)定。3. 1. 12變形量測系統(tǒng)安裝應(yīng)符合下列規(guī)定：1在承壓板或液圧枕兩側(cè)應(yīng)各安放測表支架1根。測表支架應(yīng)滿足剛度耍求，支承形式宜 為簡支。支架的支點(diǎn)應(yīng)設(shè)在距承壓板或液壓枕中心2. 0倍直徑或邊長以外，可采用澆筑在 巖面上的混凝土墩作為支點(diǎn)。應(yīng)防止支架在試驗過程中產(chǎn)生沉陷。2在測表支架上應(yīng)通過磁性表座安裝變形測表。剛性承丿玉板法試驗應(yīng)在承壓板上對稱布置 4個測

7、表，柔性承壓板法試驗應(yīng)在環(huán)形液壓枕中心表面上布置1個測表。3根據(jù)需要，可在承壓板外試點(diǎn)的影響范圍內(nèi)，通過承壓板中心11相互垂直的兩條軸線上 對稱布置若干測表。3. 1. 13安裝時澆筑的水泥漿和混凝土應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。3. 1. 14試驗及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下列要求：1試驗最大壓力不宜小丁預(yù)定壓力的1. 2倍。壓力宜分為5級，應(yīng)按最大圧力等分施加。2加壓前應(yīng)對測表進(jìn)行初始穩(wěn)定讀數(shù)觀測，應(yīng)每隔lOmin同時測讀各測表一次，連續(xù)三 次讀數(shù)不變，可開始加圧試驗，并應(yīng)將此讀數(shù)作為各測表的初始讀數(shù)值。鉆孔軸向位移計各 測點(diǎn)及板外測表觀測，可在表面測表穩(wěn)定不變后進(jìn)行初始讀數(shù)。3加圧方式宜采用逐級一次循環(huán)法。根據(jù)需要

8、，可采用逐級多次循環(huán)法，或大循環(huán)法。4每級壓力加圧后應(yīng)立即讀數(shù)，以后每隔lOmin讀數(shù)一次，當(dāng)剛性承壓板上所有測表或 柔性承壓板中心巖面上的測表，相鄰兩次讀數(shù)差與同級壓力下第一次變形讀數(shù)和前一級壓力 下最后一次變形讀數(shù)差之比小于5%時，可認(rèn)為變形穩(wěn)定，并應(yīng)進(jìn)行退壓。退壓后的穩(wěn)定標(biāo) 準(zhǔn)，應(yīng)與加壓時的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。退圧穩(wěn)定后，應(yīng)按上述步驟依次加壓至最大壓力，可結(jié)束 試驗。5在加壓、退壓討程中，均應(yīng)測讀相應(yīng)過程壓力下測表讀數(shù)一次。6鉆孔軸向位移計各測點(diǎn)、板外測表可在讀數(shù)穩(wěn)定后讀取讀數(shù)。3. 1. 15試驗時應(yīng)對加圧設(shè)備和測表運(yùn)行情況、試點(diǎn)周圍巖體隆起和裂縫開展、反力部位 掉塊和變形等進(jìn)行記錄和描述。

9、試驗期間，應(yīng)控制試驗環(huán)境溫度的變化，露天場地進(jìn)行試驗 時宜搭建專門試驗棚。3. 1. 16試驗結(jié)束后，應(yīng)及時拆卸試驗設(shè)備。必耍時，可在試點(diǎn)處切槽檢查。3. 1. 17試驗成果整理應(yīng)符合下列要求：1剛性承壓板法巖體彈性(變形)模量應(yīng)按下式計算：E =人(1 :曲(3. 1.17-1)式中：E巖體彈性(變形)模量(MPa)o當(dāng)以總變形Wo代入式中計算的為變形模量Eo：當(dāng) 以彈性變形We代入式中計算的為彈性模量E：W巖體變形(cm)；p按承壓板面積計算的圧力(MPa)；Io剛性承壓板的形狀系數(shù)，圓形承圧板取0. 785,方形承圧板取0. 886；D承圧板直徑或邊長(cm)：M巖體泊松比。2柔性承壓板

10、法試驗量測巖體表面變形時，巖體彈性(變形)模量數(shù)應(yīng)按下式計算:LLzjpl x ?(ri r2)(3.1. 17-2)w式中:n. r2環(huán)形柔性承圧板的有效外半徑和內(nèi)半徑(cm)；W柔性承壓板中心巖體表面變形(cm)。3柔性承壓板法試驗量測中心孔深部變形時，巖體彈性(變形)模量應(yīng)分別按下列公式計算:(3. 1. 17-3)K,二 2(1 /( Jr?十 Z2 vd +一(1 十“)Z27H + Z2島)(3. 1. 17-4)式中：Wz深度為Z處的巖體變形(cm)；Z測點(diǎn)深度(cm)；Kz與承壓板尺寸、測點(diǎn)深度和泊松比有關(guān)的系數(shù)(cm)o4當(dāng)柔性承圧板中心幾法試驗量測到不同深度兩點(diǎn)的巖體變形值

11、時，兩點(diǎn)之間巖體彈性(變形)模量應(yīng)按下式計算:F = P(K“ 一 KJ ，_ W衛(wèi)一 W垃(3. 1. 17-5)式中：Wzi、Wz2深度分別為Z1和7.2處的巖體變形(cm)；Kzi、心深度分別為Zi和Z2處的相應(yīng)系數(shù)(cm).5當(dāng)方形剛性承圧板邊長為30cm時，基準(zhǔn)基床系數(shù)應(yīng)按下式計算:式中：Kv基準(zhǔn)基床系數(shù)(kN/m3)；p按方形剛性承壓板計算的床力(kN/mW巖體變形(cm)o6應(yīng)繪制壓力與變形關(guān)系曲線、壓力與變形模量和彈性模量及基準(zhǔn)基床系數(shù)關(guān)系曲線。中 心孔法試驗應(yīng)繪制不同圧力下沿中心孔深度與變形關(guān)系曲線。3. 1. 18承壓板法巖體變形試驗記錄應(yīng)包括工程名稱、試點(diǎn)編號、試點(diǎn)位置、

12、試驗方法、 試點(diǎn)描述、圧力表和千斤頂(液壓枕)編號、承壓板尺寸、測表布置及編號、各級壓力下的測 表讀數(shù)。3. 2鉆孔徑向加壓法試驗3. 2. 1鉆孔徑向加壓法試驗可采用鉆孔膨脹計或鉆孔彈模計。完整和較完整的中硬巖和軟 質(zhì)巖可釆用鉆孔膨脹計，各類巖體均可釆用鉆孔彈模計。3. 2. 2試點(diǎn)應(yīng)符合下列要求：1試驗孔應(yīng)采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)，孔壁應(yīng)平直光滑，孔內(nèi)殘留巖心與石砂應(yīng)打撈干凈，孔 壁應(yīng)清洗，孔口應(yīng)保護(hù)。孔徑應(yīng)根據(jù)儀器要求確定。2采用鉆孔膨脹計進(jìn)行試驗時，試驗孔應(yīng)鉛直。3試驗段巖性應(yīng)均一。4兩試點(diǎn)加圧段邊緣之間的距離不應(yīng)小于1. 0倍加壓段長；加圧段邊緣距孔口的距離不 應(yīng)小丁0倍加圧段長：加I壓段

13、邊緣距孔底的距離不應(yīng)小于加圧段長的0. 5倍。3. 2. 3試點(diǎn)地質(zhì)描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：1鉆孔鉆進(jìn)過程中的情況。2巖石名稱、結(jié)構(gòu)及主要礦物成分。3巖體結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、寬度、充填物件質(zhì)。4地下水水位、含水層與隔水層分布。5鉆孔半面布置圖和鉆孔柱狀圖。3. 2. 4應(yīng)包括下列主要儀器和設(shè)備：1鉆孔膨脹計或鉆孔彈模計。2液壓泵及高圧軟管。3壓力表。4掃孔器。5模擬管。6校正儀。7定向桿。8起吊設(shè)備。3. 2. 5采用鉆孔膨脹計進(jìn)行試驗時，試驗準(zhǔn)備工作應(yīng)符合下列要求：1應(yīng)向鉆孔內(nèi)注水至孔口，并應(yīng)將掃孔器放入孔內(nèi)進(jìn)行掃孔，直至上下連續(xù)三次收集不到 巖塊為止。應(yīng)將模擬管放入孔內(nèi)直至孔底，如暢通無阻即可

14、進(jìn)行試驗。2應(yīng)按儀器使用要求，將組裝后的探頭放入孔內(nèi)預(yù)定深度，施加0. 5MPa的初始壓力， 探頭即口行固定，應(yīng)讀取初始讀數(shù)。3. 2. 6采用鉆孔彈模計進(jìn)行試驗時，試驗準(zhǔn)備工作應(yīng)符合下列要求：1任意方向鉆孔均可采用鉆孔彈模計，可在水下試驗，也可在干孔中試驗。2應(yīng)將掃孔器放入孔內(nèi)進(jìn)行掃孔，直至上下連續(xù)三次收集不到巖塊為止。應(yīng)將模擬管放入 孔內(nèi)直至孔底，如暢通無阻即可進(jìn)行試驗。3應(yīng)根據(jù)試驗段巖性情況，選擇承壓板。4應(yīng)按儀器使用耍求，將組裝后的探頭用定向桿放入孔內(nèi)預(yù)定深度。應(yīng)在定向后立即施加0. 5MPa2. OMPa的初始壓力，探頭即白行固定，應(yīng)讀取初始讀數(shù)。3. 2. 7試驗及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合下

15、列規(guī)定：1試驗最大壓力應(yīng)根據(jù)需要而定，可為預(yù)定壓力的1. 2倍1. 5倍。壓力可分為5級10級，應(yīng)按最大壓力等分施加。2加壓方式宜采用逐級一次循環(huán)法或大循環(huán)法。3采用逐級一次循環(huán)法時，每級壓力加壓后應(yīng)立即讀數(shù)，以后應(yīng)隔3min-5min讀數(shù)一 次，當(dāng)相鄰兩次讀數(shù)差與同級圧力下第一次變形讀數(shù)和前一級壓力下最后一次變形讀數(shù)差之 比小于5%時，可認(rèn)為變形穩(wěn)定，即可進(jìn)行退壓。4采用大循環(huán)法時，每級過程壓力應(yīng)穩(wěn)定3min5min,并應(yīng)測讀穩(wěn)定前后讀數(shù)，最后一 級壓力穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)同本條第2款。變形穩(wěn)定后，即可進(jìn)行退壓。大循環(huán)次數(shù)不應(yīng)少丁 3次。5退壓后的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與加圧時的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。6每一循環(huán)過程中退壓時，壓力應(yīng)退至初始圧力。最后一次循環(huán)在退至初始壓力后，應(yīng)進(jìn) 行穩(wěn)定值讀數(shù)，然后全部圧力退至零并保持一段時間，應(yīng)根據(jù)儀器要求移動探頭。7試驗應(yīng)由孔底向孔口逐段進(jìn)行。3. 2. 8試驗結(jié)束后，應(yīng)及時取出探頭。3. 2. 9試驗成果整理應(yīng)符合下列要求：1采用鉆孔膨脹計進(jìn)行試驗時，巖體彈性(變形)模量應(yīng)按下式計算：(3 2. 9-1)式中：E巖體彈性(變形)模量(MPa)o當(dāng)以總變形代入式中計算的為變形模MEo：當(dāng) 以彈性變形Ade代入式中計算的為彈性摸量E：p計算壓力，為試驗壓力與初始圧力之差(MPa)；d實測鉆孔直徑(cm)；Ad巖體徑向變形(cm)02釆用鉆孔