巖體變形的原位測試

1、主講人：王偉勘查技術(shù)與工程教研室?guī)r體變形的原位測試巖體變形的原位測試第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 巖體原位測試是在現(xiàn)場制備試件模擬工程作用對巖體施加外巖體原位測試是在現(xiàn)場制備試件模擬工程作用對巖體施加外荷載，進(jìn)而求取巖體力學(xué)參數(shù)的試驗方法，是巖土工程勘察的重荷載，進(jìn)而求取巖體力學(xué)參數(shù)的試驗方法，是巖土工程勘察的重要手段之一。要手段之一。優(yōu)點優(yōu)點: :是對巖體擾動小，盡可能地保持了巖體的天然結(jié)構(gòu)和環(huán)境是對巖體擾動小，盡可能地保持了巖體的天然結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀態(tài)，使測出的巖體力學(xué)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確；狀態(tài)，使測出的巖體力學(xué)參數(shù)直觀、準(zhǔn)確；缺點缺點: :試驗設(shè)備笨重、操作復(fù)雜、工期長、費用高。另外，原位試驗設(shè)備笨重、

2、操作復(fù)雜、工期長、費用高。另外，原位測試的試件與工程巖體相比，其尺寸還是小得多，所測參數(shù)也只測試的試件與工程巖體相比，其尺寸還是小得多，所測參數(shù)也只能代表一定范圍內(nèi)的巖體力學(xué)性質(zhì)。因此，要取得整個工程巖體能代表一定范圍內(nèi)的巖體力學(xué)性質(zhì)。因此，要取得整個工程巖體的力學(xué)參數(shù)，必須有一定數(shù)量試件的試驗數(shù)據(jù)用統(tǒng)計方法求得。的力學(xué)參數(shù)，必須有一定數(shù)量試件的試驗數(shù)據(jù)用統(tǒng)計方法求得。 巖體原位測試一般應(yīng)遵循以下程序進(jìn)行：巖體原位測試一般應(yīng)遵循以下程序進(jìn)行： (1)(1)試驗方案制訂和試驗大綱編寫。這是巖體原位試驗試驗方案制訂和試驗大綱編寫。這是巖體原位試驗工作中最重要的一環(huán)。其基本原則是盡量使試驗條件符合工

3、作中最重要的一環(huán)。其基本原則是盡量使試驗條件符合工程巖體的實際情況。因此，應(yīng)在充分了解巖體工程地質(zhì)工程巖體的實際情況。因此，應(yīng)在充分了解巖體工程地質(zhì)特征及工程設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范、規(guī)程特征及工程設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家有關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)要求制訂試驗方案和編寫試驗大綱。試驗大綱應(yīng)對和標(biāo)準(zhǔn)要求制訂試驗方案和編寫試驗大綱。試驗大綱應(yīng)對巖體力學(xué)試驗項目、組數(shù)、試驗點布置、試件數(shù)量、尺寸、巖體力學(xué)試驗項目、組數(shù)、試驗點布置、試件數(shù)量、尺寸、制備要求及試驗內(nèi)容、要求、步驟和資料整理方法作出具制備要求及試驗內(nèi)容、要求、步驟和資料整理方法作出具體規(guī)定，以作為整個試驗工作中貫徹執(zhí)行的技術(shù)規(guī)程。

4、體規(guī)定，以作為整個試驗工作中貫徹執(zhí)行的技術(shù)規(guī)程。 (2) (2)試驗。包括試驗準(zhǔn)備、試驗及原始資料檢查、校核試驗。包括試驗準(zhǔn)備、試驗及原始資料檢查、校核等項工作。這是原位巖體力學(xué)試驗最繁重和重要的工作。等項工作。這是原位巖體力學(xué)試驗最繁重和重要的工作。整個試驗應(yīng)遵循試驗大綱中規(guī)定的內(nèi)容、要求和步驟逐項整個試驗應(yīng)遵循試驗大綱中規(guī)定的內(nèi)容、要求和步驟逐項實施并取得最基本的原始數(shù)據(jù)和資料。實施并取得最基本的原始數(shù)據(jù)和資料。 (3)(3)試驗資料整理與綜合分析。試驗所取得的各種原始試驗資料整理與綜合分析。試驗所取得的各種原始數(shù)據(jù)，需經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計、回歸分析等方法進(jìn)行處理，并且綜數(shù)據(jù)，需經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計、回歸分析

5、等方法進(jìn)行處理，并且綜合各方面數(shù)據(jù)合各方面數(shù)據(jù)( (如經(jīng)驗數(shù)據(jù)、室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)、經(jīng)驗估算數(shù)如經(jīng)驗數(shù)據(jù)、室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)、經(jīng)驗估算數(shù)據(jù)及反算數(shù)據(jù)等據(jù)及反算數(shù)據(jù)等) )提出巖體力學(xué)計算參數(shù)的建議值，提交提出巖體力學(xué)計算參數(shù)的建議值，提交試驗報告。試驗報告。第二節(jié)第二節(jié) 巖體變形試驗巖體變形試驗 巖體變形參數(shù)測試方法有巖體變形參數(shù)測試方法有靜力法和動力法靜力法和動力法兩種。靜力兩種。靜力法的基本原理是：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上法的基本原理是：在選定的巖體表面、槽壁或鉆孔壁面上施加一定的荷載，并測定其變形；然后繪制出壓力施加一定的荷載，并測定其變形；然后繪制出壓力- -變形曲變形曲線，計算巖體的變

6、形參數(shù)。線，計算巖體的變形參數(shù)。 動力法是用人工方法對巖體發(fā)射或激發(fā)彈性波，并測動力法是用人工方法對巖體發(fā)射或激發(fā)彈性波，并測定彈性波在巖體中的傳播速度，然后通過一定的關(guān)系式求定彈性波在巖體中的傳播速度，然后通過一定的關(guān)系式求巖體的變形參數(shù)。巖體的變形參數(shù)。在國內(nèi)測定巖體變形性的試驗方法較多，按荷載的性質(zhì)可分在國內(nèi)測定巖體變形性的試驗方法較多，按荷載的性質(zhì)可分為兩大類：靜力法和動力法。為兩大類：靜力法和動力法。靜力法：靜力法：（1）承壓板法（剛性承壓板法和柔性承壓板法）；）承壓板法（剛性承壓板法和柔性承壓板法）；（2）狹縫法（刻槽法）；）狹縫法（刻槽法）；（3）單（雙）軸壓縮法；）單（雙）軸壓

7、縮法；（4）隧洞水壓變形法（封閉硐室法）；）隧洞水壓變形法（封閉硐室法）；（5）鉆孔變形測試法；）鉆孔變形測試法；（6）徑向液壓枕法或雙筒法；）徑向液壓枕法或雙筒法；（7）鋼索錨固加荷法；）鋼索錨固加荷法；（8）三軸壓縮試驗；）三軸壓縮試驗；動力法：動力法：地震試驗；地震試驗；聲波試驗；聲波試驗；超聲波試驗。超聲波試驗。一、承壓板法一、承壓板法 承壓板法又分為承壓板法又分為剛性承壓板法和柔性承壓板法剛性承壓板法和柔性承壓板法，我，我國多采用剛性承壓板法。該方法的優(yōu)點是簡便、直觀，國多采用剛性承壓板法。該方法的優(yōu)點是簡便、直觀，能較好地模擬建筑物基礎(chǔ)的受力狀態(tài)和變形特征。除常能較好地模擬建筑物基

8、礎(chǔ)的受力狀態(tài)和變形特征。除常規(guī)的承壓板法外，還有一種承壓板下中心孔變形測試的規(guī)的承壓板法外，還有一種承壓板下中心孔變形測試的方法，即在承壓板下試驗體中心打一測量孔，采用多點方法，即在承壓板下試驗體中心打一測量孔，采用多點位移計測定巖體不同深度處的變形值。此外，國際巖石位移計測定巖體不同深度處的變形值。此外，國際巖石力學(xué)學(xué)會測試委員會還推薦了一種現(xiàn)場孔底承壓板法變力學(xué)學(xué)會測試委員會還推薦了一種現(xiàn)場孔底承壓板法變形試驗。形試驗。 ( (一一) )基本原理基本原理剛性承壓板法是通過剛性承壓板剛性承壓板法是通過剛性承壓板(其彈性模量大于巖體一個其彈性模量大于巖體一個數(shù)量級以上數(shù)量級以上)對半無限空間對

9、半無限空間巖體表面施加壓力并量測各級巖體表面施加壓力并量測各級壓力下巖體的變形；按彈性理論公式計算巖體變形參數(shù)的壓力下巖體的變形；按彈性理論公式計算巖體變形參數(shù)的方法。該方法視巖體為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的半無限彈方法。該方法視巖體為均質(zhì)、連續(xù)、各向同性的半無限彈性體；根據(jù)布辛涅斯克公式，可推導(dǎo)出測點在板內(nèi)的圓形性體；根據(jù)布辛涅斯克公式，可推導(dǎo)出測點在板內(nèi)的圓形板計算公式：板計算公式：)(4)1 ()(02eeoWWdpEE式中：式中：E0巖體的變形模量（巖體的變形模量（Ee巖體的彈性模量）；巖體的彈性模量）；W0巖體的總變形；（巖體的總變形；（We巖體的彈性變形）巖體的彈性變形）p承壓板上單位

10、面積壓力；承壓板上單位面積壓力；巖體的泊松比；巖體的泊松比；d承壓板的直徑。承壓板的直徑。承壓板的剛度問題承壓板的剛度問題（1）剛性墊板）剛性墊板要求有足夠的剛度，即承壓板的厚度與基巖的彈性模量成正要求有足夠的剛度，即承壓板的厚度與基巖的彈性模量成正比，彈模愈大，板的厚度也愈大，否則難以滿足壓力均勻要比，彈模愈大，板的厚度也愈大，否則難以滿足壓力均勻要求，承壓面積則較小求，承壓面積則較小( (直徑直徑303040cm)40cm)。（2）柔性墊板）柔性墊板壓力傳遞較均勻，承壓面積也較大壓力傳遞較均勻，承壓面積也較大(直徑直徑80cm)，有利于反映，有利于反映試點的裂隙影響，但相應(yīng)要增大加載設(shè)備的

11、容量。試點的裂隙影響，但相應(yīng)要增大加載設(shè)備的容量。 當(dāng)基巖較好、裂隙較少時，宜采用當(dāng)基巖較好、裂隙較少時，宜采用柔性墊板法柔性墊板法，但測試操，但測試操作較復(fù)雜；作較復(fù)雜； 當(dāng)基巖破碎，裂隙發(fā)育時，宜采用當(dāng)基巖破碎，裂隙發(fā)育時，宜采用剛性墊板法剛性墊板法。雖然剛性。雖然剛性墊板法的測試操作簡單，但因設(shè)備較笨重，安裝往往會帶墊板法的測試操作簡單，但因設(shè)備較笨重，安裝往往會帶來困難；且在測定荷載時，不能消除千斤頂?shù)哪Σ磷枇蛠砝щy；且在測定荷載時，不能消除千斤頂?shù)哪Σ磷枇统袎喊暹吘壱滓鸬膽?yīng)力集中。承壓板邊緣易引起的應(yīng)力集中。 承壓板的荷載面積與巖石的彈模相關(guān)關(guān)系是比較復(fù)雜的。承壓板的荷載面積與

12、巖石的彈模相關(guān)關(guān)系是比較復(fù)雜的。據(jù)日本研究的結(jié)果認(rèn)為：當(dāng)基巖裂隙間距小于據(jù)日本研究的結(jié)果認(rèn)為：當(dāng)基巖裂隙間距小于10cm時，采時，采用直徑為用直徑為80cm的柔性承壓板與直徑的柔性承壓板與直徑30cm的剛性承壓板在的剛性承壓板在同一基巖部位測試，其結(jié)果兩者相當(dāng)一致。同一基巖部位測試，其結(jié)果兩者相當(dāng)一致。壓板的剛度對試驗的結(jié)果影響較大。承壓板的剛度是相對巖體而壓板的剛度對試驗的結(jié)果影響較大。承壓板的剛度是相對巖體而言的，判斷壓板是剛性還是柔性，可用下式：言的，判斷壓板是剛性還是柔性，可用下式：33102021113hREES S S為圓形承壓板的柔性指數(shù)；為圓形承壓板的柔性指數(shù)； 為承壓板的泊松

13、比；為承壓板的泊松比； 為承壓板的彈性模量，為承壓板的彈性模量，MPaMPa； 為巖體的泊松比；為巖體的泊松比； 為巖體的彈性模量，為巖體的彈性模量，MPa； 為承壓板半徑，為承壓板半徑，cm； 為承壓板厚度，為承壓板厚度，cm；當(dāng)當(dāng) 時，為絕對剛性；時，為絕對剛性；當(dāng)當(dāng) 時，為有限剛度；時，為有限剛度；當(dāng)當(dāng) 時，為絕對柔度；時，為絕對柔度；1式中，1E00ERh21S1021 S10S剛性承壓板法試驗安裝示意圖剛性承壓板法試驗安裝示意圖1-砂漿頂板；2-鋼墊板；3-傳力柱；4-圓形鋼墊板；5-標(biāo)準(zhǔn)壓力表；6-液壓千斤頂；7-高壓管（接油泵）；8-磁性表架；9-工字鋼梁；10-鋼板；11-剛性

14、承壓板；12-標(biāo)點；13-千分表；14-滾排軸；15-混凝土支墩；16-木樁；17-油泵（接千斤頂）18-木墊板；19-木梁承壓板法所需儀器設(shè)備及規(guī)格要求如下：承壓板法所需儀器設(shè)備及規(guī)格要求如下：（1）加壓系統(tǒng)）加壓系統(tǒng)液壓千斤頂液壓千斤頂1臺，其出力應(yīng)根據(jù)巖體的堅硬程度、最大試臺，其出力應(yīng)根據(jù)巖體的堅硬程度、最大試驗壓力及承壓板面積等選定，并按規(guī)范要求進(jìn)行率定。驗壓力及承壓板面積等選定，并按規(guī)范要求進(jìn)行率定。油泵油泵1臺，手搖式或電動式均可，最大壓力臺，手搖式或電動式均可，最大壓力40100MPa。高壓油管高壓油管(銅管或軟管銅管或軟管)及高壓快速接頭。及高壓快速接頭。壓力表壓力表1個，精度

15、為一級，量程個，精度為一級，量程10100MPa。穩(wěn)壓裝置。穩(wěn)壓裝置。(2)傳力系統(tǒng)傳力系統(tǒng) 剛性承壓板，金屬質(zhì)，應(yīng)具有足夠的剛度，厚度剛性承壓板，金屬質(zhì)，應(yīng)具有足夠的剛度，厚度3cm，面積，面積約約20002500cm2。 鋼墊板若干塊，面積等于或略小于承壓板，厚度鋼墊板若干塊，面積等于或略小于承壓板，厚度23cm。 傳力柱，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，其長度視試硐尺寸而定。傳力柱，應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，其長度視試硐尺寸而定。 鋼質(zhì)楔形墊板若干塊。鋼質(zhì)楔形墊板若干塊。(3)量測系統(tǒng)量測系統(tǒng) 測量支架，兩根具有足夠剛度和滿足邊界條件要求長度的鋼測量支架，兩根具有足夠剛度和滿足邊界條件要求長度的鋼質(zhì)支

16、架，用以固定磁性表架。質(zhì)支架，用以固定磁性表架。 量測儀表，百分表、千分表或電子千分表量測儀表，百分表、千分表或電子千分表48只，量測巖體只，量測巖體變形用。變形用。 磁性表架磁性表架48個。個。 測量標(biāo)點測量標(biāo)點48個，銅質(zhì)或不銹鋼質(zhì)，標(biāo)點表面應(yīng)平整光滑。個，銅質(zhì)或不銹鋼質(zhì)，標(biāo)點表面應(yīng)平整光滑。 溫度計溫度計1支，精度支，精度0.1，測量實驗硐溫度。，測量實驗硐溫度。試驗準(zhǔn)備工作試驗準(zhǔn)備工作1.試點制備試點制備應(yīng)根據(jù)工程需要和工程地質(zhì)條件選擇代表性試驗地段和試驗應(yīng)根據(jù)工程需要和工程地質(zhì)條件選擇代表性試驗地段和試驗點位置，在預(yù)定的試驗點部位制備試件，具體要求如下：點位置，在預(yù)定的試驗點部位制備

17、試件，具體要求如下：(1)試點開挖時，應(yīng)盡可能減少對巖土體的擾動和破壞。試點開挖時，應(yīng)盡可能減少對巖土體的擾動和破壞。(2)試點受壓方向應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)的實際受力方向一致。試點受壓方向應(yīng)與建筑物基礎(chǔ)的實際受力方向一致。(3)試點的邊界條件應(yīng)滿足下列要求：承壓板邊緣至硐側(cè)試點的邊界條件應(yīng)滿足下列要求：承壓板邊緣至硐側(cè)壁的距離應(yīng)大于承壓板直徑壁的距離應(yīng)大于承壓板直徑的的1.5倍倍；承壓板邊緣至硐口或；承壓板邊緣至硐口或掌子面的距離應(yīng)大于承壓板直徑的掌子面的距離應(yīng)大于承壓板直徑的2倍倍；承壓板邊緣至臨空；承壓板邊緣至臨空面的距離應(yīng)大于承面的距離應(yīng)大于承壓板直徑的壓板直徑的6倍；倍；兩試件邊緣間的距離應(yīng)

18、兩試件邊緣間的距離應(yīng)大于承壓板直徑的大于承壓板直徑的3倍倍；試件表面以下；試件表面以下3-3.5倍承壓板直徑深倍承壓板直徑深度范圍內(nèi)的巖性宜相同。度范圍內(nèi)的巖性宜相同。(4)試點范圍內(nèi)受擾動的巖體應(yīng)清除干凈并鑿平整，清除的深試點范圍內(nèi)受擾動的巖體應(yīng)清除干凈并鑿平整，清除的深度視巖體受擾動的程度而定。度視巖體受擾動的程度而定。(5)安放承壓板處的巖石表面宜加鑿磨平，巖面起伏差不宜大安放承壓板處的巖石表面宜加鑿磨平，巖面起伏差不宜大于承壓板直徑的于承壓板直徑的1。當(dāng)巖體破碎而達(dá)不到要求時，應(yīng)盡可能。當(dāng)巖體破碎而達(dá)不到要求時，應(yīng)盡可能加鑿磨平或用砂漿填平。承壓板以外，試驗影響范圍以內(nèi)的巖加鑿磨平或用

19、砂漿填平。承壓板以外，試驗影響范圍以內(nèi)的巖面也應(yīng)大致平整，無松動巖塊和碎石。面也應(yīng)大致平整，無松動巖塊和碎石。(6)試件面積應(yīng)略大于承壓板，其中加壓面積不宜小于試件面積應(yīng)略大于承壓板，其中加壓面積不宜小于2500cm2。(7)試驗反力裝置部位應(yīng)能承受足夠的反力，在大約試驗反力裝置部位應(yīng)能承受足夠的反力，在大約3030cm2范圍內(nèi)大致平整，以便范圍內(nèi)大致平整，以便澆注混凝土或安裝反力裝置澆注混凝土或安裝反力裝置。2.試點地質(zhì)描述試點地質(zhì)描述試點的地質(zhì)描述是整個試驗工作的重要組成部分，它可為試驗試點的地質(zhì)描述是整個試驗工作的重要組成部分，它可為試驗成果分析整理和指標(biāo)選擇成果分析整理和指標(biāo)選擇提供可

20、靠的地質(zhì)依據(jù)。包括如下內(nèi)：提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。包括如下內(nèi)：（1）試點編號、位置、尺寸、層位。）試點編號、位置、尺寸、層位。（2）試硐編號、位置、硐底高程、方位、硐深、斷面形狀及）試硐編號、位置、硐底高程、方位、硐深、斷面形狀及尺寸、開挖方及日期等。尺寸、開挖方及日期等。（3）試點開挖方法及出現(xiàn)的巖體變形破壞等情況。）試點開挖方法及出現(xiàn)的巖體變形破壞等情況。（4）巖石名稱、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及主要礦物成分；巖體的風(fēng)化程）巖石名稱、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及主要礦物成分；巖體的風(fēng)化程度、風(fēng)化特點及度、風(fēng)化特點及其抗風(fēng)化能力。其抗風(fēng)化能力。(5)層理、片理、劈理、節(jié)理裂隙、斷層等各類軟弱結(jié)構(gòu)面的層理、片理、劈理、節(jié)理裂隙

21、、斷層等各類軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及其受力方向的關(guān)系以及寬度、延伸情況、連續(xù)性、密度產(chǎn)狀及其受力方向的關(guān)系以及寬度、延伸情況、連續(xù)性、密度等。結(jié)構(gòu)面成因類型、力學(xué)屬性、粗糙程度、填充物的性質(zhì)、等。結(jié)構(gòu)面成因類型、力學(xué)屬性、粗糙程度、填充物的性質(zhì)、成分和軟化、泥化情況，巖脈穿插情況及其與圍巖的接觸關(guān)系。成分和軟化、泥化情況，巖脈穿插情況及其與圍巖的接觸關(guān)系。(6)水文地質(zhì)條件：地下水的類型、化學(xué)成分、活動規(guī)律、出水文地質(zhì)條件：地下水的類型、化學(xué)成分、活動規(guī)律、出露位置、滲水量大小。露位置、滲水量大小。(7)地質(zhì)描述應(yīng)提交的圖件包括：試點地質(zhì)素描圖、裂隙統(tǒng)計地質(zhì)描述應(yīng)提交的圖件包括：試點地質(zhì)素描圖、裂隙

22、統(tǒng)計圖表及相應(yīng)的照片，試點地質(zhì)縱橫剖面圖，試件地質(zhì)素描圖等圖表及相應(yīng)的照片，試點地質(zhì)縱橫剖面圖，試件地質(zhì)素描圖等（8）巖爆、硐室變形等初始應(yīng)力現(xiàn)象。）巖爆、硐室變形等初始應(yīng)力現(xiàn)象。3.安裝傳力系統(tǒng)安裝傳力系統(tǒng)（1）在制備的試件表面抹一層加有速凝劑（如）在制備的試件表面抹一層加有速凝劑（如1-2%的氯化的氯化鈣和適量的水玻璃）的高標(biāo)號鈣和適量的水玻璃）的高標(biāo)號(不低于不低于400#)水泥漿，其厚度以水泥漿，其厚度以填平巖面起伏為準(zhǔn)，然后放上承壓板，用手錘輕擊承壓板，以填平巖面起伏為準(zhǔn)，然后放上承壓板，用手錘輕擊承壓板，以使承壓板與巖面緊密接觸，將部分水泥漿擠出，使承壓板與巖使承壓板與巖面緊密接觸

23、，將部分水泥漿擠出，使承壓板與巖面間水泥漿盡可能薄些。面間水泥漿盡可能薄些。（2）剛性承壓板必須有足夠的剛度，為增大承壓板的剛度）剛性承壓板必須有足夠的剛度，為增大承壓板的剛度，應(yīng)在承壓板上疊置，應(yīng)在承壓板上疊置34塊厚塊厚23cm的鋼墊板。的鋼墊板。（3）依次放上千斤頂、傳力柱及鋼墊板等，傳力柱必須有）依次放上千斤頂、傳力柱及鋼墊板等，傳力柱必須有足夠的剛度和強(qiáng)度，安裝時應(yīng)注意使整個系統(tǒng)所有部件保足夠的剛度和強(qiáng)度，安裝時應(yīng)注意使整個系統(tǒng)所有部件保持在同一中心軸線上且與加壓方向一致。持在同一中心軸線上且與加壓方向一致。（4）頂板）頂板(或稱后座或稱后座)用加速凝劑的高標(biāo)號水泥沙漿澆成，澆用加速

24、凝劑的高標(biāo)號水泥沙漿澆成，澆好后起動液壓千斤頂（或楔緊楔塊），使整個傳力系統(tǒng)各好后起動液壓千斤頂（或楔緊楔塊），使整個傳力系統(tǒng)各部位接合緊密，并經(jīng)一定時間的養(yǎng)護(hù)備用。部位接合緊密，并經(jīng)一定時間的養(yǎng)護(hù)備用。4.量測系統(tǒng)安裝量測系統(tǒng)安裝（1）標(biāo)點位置：在承壓板）標(biāo)點位置：在承壓板4個小孔下各設(shè)一個標(biāo)點；在承壓板個小孔下各設(shè)一個標(biāo)點；在承壓板外，沿硐軸方向，可埋設(shè)若干標(biāo)點，各標(biāo)點間距不超過承壓外，沿硐軸方向，可埋設(shè)若干標(biāo)點，各標(biāo)點間距不超過承壓板半徑。有條件時，還可以沿垂直硐軸方向在承壓板兩側(cè)的板半徑。有條件時，還可以沿垂直硐軸方向在承壓板兩側(cè)的對稱軸上布置標(biāo)點。對稱軸上布置標(biāo)點。（2）在承壓板兩側(cè)

25、，平行硐軸方向，各安放測表支架一根，）在承壓板兩側(cè)，平行硐軸方向，各安放測表支架一根，支承形式以簡支梁為宜，支撐表架的支點必須安放在試驗影支承形式以簡支梁為宜，支撐表架的支點必須安放在試驗影響范圍以外，即支點距承壓板的距離應(yīng)大于某一定值，一般響范圍以外，即支點距承壓板的距離應(yīng)大于某一定值，一般為承壓板直徑的為承壓板直徑的1.5倍，不得小于倍，不得小于1倍，并用混凝土澆注在巖倍，并用混凝土澆注在巖體上，以防止支架在試驗過程中產(chǎn)生沉陷或松動。體上，以防止支架在試驗過程中產(chǎn)生沉陷或松動。（3）通過安放在測量表支架上的磁性表座或萬能表架，在承）通過安放在測量表支架上的磁性表座或萬能表架，在承壓板及其以

26、外測量標(biāo)點部位安裝測表壓板及其以外測量標(biāo)點部位安裝測表(百分表或千分表百分表或千分表)。安裝測表時應(yīng)注意：安裝測表時應(yīng)注意：(a)測表表腿與承壓板或巖面標(biāo)點垂直且伸縮自如，避免被夾測表表腿與承壓板或巖面標(biāo)點垂直且伸縮自如，避免被夾過緊或松動；過緊或松動；(b)采用大量程測表時，應(yīng)調(diào)整好初始讀數(shù)，盡量避免或減少采用大量程測表時，應(yīng)調(diào)整好初始讀數(shù)，盡量避免或減少在測試過程中凋表；在測試過程中凋表；(c)測表應(yīng)安在適當(dāng)位置，便于讀數(shù)和調(diào)表；測表應(yīng)安在適當(dāng)位置，便于讀數(shù)和調(diào)表；(d)磁性表架的懸臂桿應(yīng)盡量縮短，以保證表架有足夠的剛度。磁性表架的懸臂桿應(yīng)盡量縮短，以保證表架有足夠的剛度。實驗步驟實驗步驟

27、（1）試驗壓力確定試驗壓力確定 試驗最大壓力一般按設(shè)計壓力的試驗最大壓力一般按設(shè)計壓力的1.2倍確定，壓力分倍確定，壓力分5-10級，用最大壓力等分并取整的分級方法。級，用最大壓力等分并取整的分級方法。 據(jù)液壓千斤頂據(jù)液壓千斤頂(或液壓枕或液壓枕)的率定曲線，標(biāo)準(zhǔn)壓力表刻度，的率定曲線，標(biāo)準(zhǔn)壓力表刻度，活塞及承壓板面積，計算出施加壓力與壓力表讀數(shù)關(guān)系活塞及承壓板面積，計算出施加壓力與壓力表讀數(shù)關(guān)系的加壓表。的加壓表。 測讀各測表的初始讀數(shù)，加壓前每測讀各測表的初始讀數(shù)，加壓前每10min讀數(shù)一次，連續(xù)讀數(shù)一次，連續(xù)三次讀數(shù)不變，即可開始加壓。三次讀數(shù)不變，即可開始加壓。（2）加壓加壓 將確定的

28、最大壓力分為將確定的最大壓力分為5-10級并分級施加壓力；加壓方式一般級并分級施加壓力；加壓方式一般采用逐級一次循環(huán)加壓法，必要時可采用逐級多次循環(huán)法。采用逐級一次循環(huán)加壓法，必要時可采用逐級多次循環(huán)法。 加壓后立即讀數(shù)一次，此后每隔加壓后立即讀數(shù)一次，此后每隔10min讀一次數(shù)，直到變形穩(wěn)讀一次數(shù)，直到變形穩(wěn)定后卸壓；卸壓過程中的讀數(shù)要求與加壓相同；在加卸壓過定后卸壓；卸壓過程中的讀數(shù)要求與加壓相同；在加卸壓過程中，壓力下的變形也應(yīng)測讀一次；板外測點可在板上測表程中，壓力下的變形也應(yīng)測讀一次；板外測點可在板上測表讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定后一次性讀數(shù)。讀數(shù)達(dá)到穩(wěn)定后一次性讀數(shù)。 變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)所有承壓板

29、上測表相鄰兩次讀數(shù)之差變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)所有承壓板上測表相鄰兩次讀數(shù)之差W0與同級壓力下第一次讀數(shù)與前一級壓力下最后一次變形讀數(shù)與同級壓力下第一次讀數(shù)與前一級壓力下最后一次變形讀數(shù)差差W0之比，即之比，即W0/ W0，比值小于，比值小于5%時，認(rèn)為變形已穩(wěn)定。時，認(rèn)為變形已穩(wěn)定。 某級壓力加完后卸壓，卸壓時應(yīng)注意除最后一級壓力卸至零某級壓力加完后卸壓，卸壓時應(yīng)注意除最后一級壓力卸至零外，其他各級壓力均應(yīng)保留接觸壓力外，其他各級壓力均應(yīng)保留接觸壓力(0.10.05MPa)，以保證，以保證安全操作，避免傳力柱傾倒及頂板坍塌。安全操作，避免傳力柱傾倒及頂板坍塌。試驗荷載分級，試驗荷載分級，Pi=(0.

30、1-0.2)Pmax，等分取整。加卸荷方法與，等分取整。加卸荷方法與工程荷載作用于工程巖體的方式一致。工程荷載作用于工程巖體的方式一致。（1）逐級一次循環(huán)加卸荷）逐級一次循環(huán)加卸荷pw（2）逐級多次循環(huán)加卸荷）逐級多次循環(huán)加卸荷 pw（3 3）一級多次循環(huán)加卸荷）一級多次循環(huán)加卸荷pw通過現(xiàn)場靜力加卸荷，測定通過現(xiàn)場靜力加卸荷，測定Pw曲線，取得巖體變形曲線，取得巖體變形比例極限（比例極限（P0）以內(nèi)的某一定壓力下的總變形量（）以內(nèi)的某一定壓力下的總變形量（w0）及）及彈性變形量（彈性變形量（we）。然后計算）。然后計算E0、Es.w0=wp+wewp為永久變形（殘余變形），裂隙及充填物的變形

31、。為永久變形（殘余變形），裂隙及充填物的變形。pw wpwep0（3）重復(fù)加壓重復(fù)加壓 第一級壓力卸完后，接著加下一級壓力，如此反復(fù)直至最第一級壓力卸完后，接著加下一級壓力，如此反復(fù)直至最后一級壓力，各級壓力下的讀數(shù)要求與穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。后一級壓力，各級壓力下的讀數(shù)要求與穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)相同。（4）測表調(diào)整與調(diào)換測表調(diào)整與調(diào)換 當(dāng)測表被碰動或?qū)⒆咄耆砍虝r，應(yīng)在某級變形穩(wěn)定后及當(dāng)測表被碰動或?qū)⒆咄耆砍虝r，應(yīng)在某級變形穩(wěn)定后及時調(diào)整；對不動或不靈敏的測表，也應(yīng)及時更換；調(diào)表時時調(diào)整；對不動或不靈敏的測表，也應(yīng)及時更換；調(diào)表時應(yīng)記錄與所調(diào)表同支架上所有測表調(diào)整前后的讀數(shù)；調(diào)整應(yīng)記錄與所調(diào)表同支架上所有測表

32、調(diào)整前后的讀數(shù)；調(diào)整后，要進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)，等讀數(shù)穩(wěn)定后方可繼續(xù)試驗。后，要進(jìn)行穩(wěn)定讀數(shù)，等讀數(shù)穩(wěn)定后方可繼續(xù)試驗。（5）記錄記錄 在試驗過程中，應(yīng)認(rèn)真填寫試驗記錄表格并觀察試件變形在試驗過程中，應(yīng)認(rèn)真填寫試驗記錄表格并觀察試件變形破壞情況，最好是邊讀數(shù)、邊記錄、邊點繪承壓板上代表破壞情況，最好是邊讀數(shù)、邊記錄、邊點繪承壓板上代表性測表的壓力性測表的壓力-變形關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正處理。變形關(guān)系曲線，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正處理。（6）試驗設(shè)備拆卸試驗設(shè)備拆卸 試驗完畢后，應(yīng)及時拆除試驗裝置，其步驟與安裝步驟相試驗完畢后，應(yīng)及時拆除試驗裝置，其步驟與安裝步驟相反。反。資料整理資料整理（1）參照試驗現(xiàn)場

33、點繪的測表壓力變形曲線，檢查、核對參照試驗現(xiàn)場點繪的測表壓力變形曲線，檢查、核對試驗數(shù)據(jù)，剔除或糾正錯誤的數(shù)據(jù)。試驗數(shù)據(jù)，剔除或糾正錯誤的數(shù)據(jù)。（2）變形值計算，調(diào)變形值計算，調(diào)(換換)表前一律以某級讀數(shù)與初始讀數(shù)之差表前一律以某級讀數(shù)與初始讀數(shù)之差作為某級壓力下的變形值，換表后的變形值用調(diào)作為某級壓力下的變形值，換表后的變形值用調(diào)(換換)表后的表后的穩(wěn)定值作為初始讀數(shù)進(jìn)行計算；兩次計算之和為該表在某級穩(wěn)定值作為初始讀數(shù)進(jìn)行計算；兩次計算之和為該表在某級壓力下所測總變形值。以承壓板上各有效表的總變形值的平壓力下所測總變形值。以承壓板上各有效表的總變形值的平均值作為總變形值。均值作為總變形值。（

34、3）繪制繪制P-W關(guān)系曲線。關(guān)系曲線。 以壓力以壓力P (MPa)為縱坐標(biāo)、變形值為縱坐標(biāo)、變形值W（以（以10-4cm）為橫坐標(biāo)，繪制）為橫坐標(biāo)，繪制P-W關(guān)系曲線。在曲線上求取關(guān)系曲線。在曲線上求取某壓力下巖體的彈性變形、塑性變形及總變形值。某壓力下巖體的彈性變形、塑性變形及總變形值。按下式計算變形模量及彈性模量、變形系數(shù)（按下式計算變形模量及彈性模量、變形系數(shù)（D）式中：式中：Wp為巖體塑性變形；為巖體塑性變形；W0為巖體總變形為巖體總變形)(4)1 ()(02eeoWWdpEE0WWDp二、狹縫法二、狹縫法1、基本原理、基本原理：在巖面上開一狹縫，將液壓枕放入，再用水泥砂漿填實；在巖面

35、上開一狹縫，將液壓枕放入，再用水泥砂漿填實；待砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，對液壓枕加壓；利用布置在狹縫中待砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，對液壓枕加壓；利用布置在狹縫中垂線上的測點量測巖體的變形，進(jìn)而根據(jù)彈性力學(xué)公式計算垂線上的測點量測巖體的變形，進(jìn)而根據(jù)彈性力學(xué)公式計算巖體的變形模量。巖體的變形模量。狹縫法試驗，采用液壓枕加壓，適用于狹縫法試驗，采用液壓枕加壓，適用于完整和較完整巖體完整和較完整巖體。狹縫法試驗裝置示意圖狹縫法試驗裝置示意圖1-扁千斤頂；2-槽壁；3-油管；4-測桿；5-百分表（絕對測量）；6-磁性表架；7-測量標(biāo)點；8-砂漿；9-標(biāo)準(zhǔn)壓力表；10-千分表（相對測量）；11-油泵； 實驗設(shè)備實驗設(shè)備 矩形液壓枕；矩形液壓枕； 液壓泵及管路；液壓泵及管路； 壓力表；壓力表； 測表支架；測表支架； 變形測表；變形測表；