室內(nèi)巖石物理力學(xué)性能試驗(yàn)(密度試驗(yàn)、比重試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)、吸水性試驗(yàn)等)

巖石試驗(yàn)概述、室內(nèi)巖石物理力學(xué)性能試驗(yàn)（包括密度試驗(yàn)、比重試驗(yàn)、含水率試驗(yàn)、吸水性試驗(yàn)、耐崩解試驗(yàn)、膨脹試驗(yàn)、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、壓縮變形試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)、點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)、凍融試驗(yàn)）。一、 概述1、 定義巖石試驗(yàn)是通過(guò)一系列測(cè)試手段，獲得巖石的各種物理性指標(biāo)和力學(xué)性能參數(shù)，從而為工程設(shè)計(jì)和工程施工提供所需的基礎(chǔ)參數(shù)。巖石試驗(yàn)的前提是試驗(yàn)設(shè)備、儀器完好有效。巖石試驗(yàn)質(zhì)量控制的重點(diǎn)在于：試驗(yàn)位置的選取（代表性）、試點(diǎn)（件）加工的質(zhì)量、儀器設(shè)備安裝以及試驗(yàn)操作過(guò)程的質(zhì)量控制等。因此，質(zhì)量監(jiān)督的重點(diǎn)也應(yīng)在這幾個(gè)環(huán)節(jié)上。2、 相關(guān)規(guī)程、規(guī)范DLJ2O4、SLJ2。DL5OO6。GB/T5O266。DL/T5148二、 室內(nèi)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)（一）密度試驗(yàn)巖石密度，即單位體積的巖石質(zhì)量，是試件質(zhì)量與試件體積之比。根據(jù)含水情況，巖石密度可分為烘干密度、飽和密度和天然密度。一般未作說(shuō)明時(shí)，皆指烘干密度。巖石密度可采用量積法、水中稱量法或采用蠟封法進(jìn)行測(cè)定。量積法試件可用圓柱體、方柱體或立方體；蠟封法試件宜為4O-6Omm的渾圓狀巖塊。其他要求應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。測(cè)干密度時(shí)，每組試件不得少于3個(gè)；測(cè)濕密度時(shí)，試件不宜少于5個(gè)。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行地質(zhì)描述，主要包括巖石名稱、結(jié)構(gòu)、礦物成分、膠結(jié)物性質(zhì)、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及分布等。1、試驗(yàn)要點(diǎn)(1)量積法：量測(cè)試件兩端和中間三個(gè)斷面上相互垂直的兩個(gè)直徑或邊長(zhǎng)，取平均值計(jì)算截面積。量測(cè)端面周邊對(duì)稱四點(diǎn)和中心點(diǎn)的五個(gè)高度，計(jì)算高度平均值。將試件置于烘箱中，在1O5-11O°C的恒溫下烘24h，然后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱試件質(zhì)量。(2)蠟封法：測(cè)濕密度時(shí)，應(yīng)取有代表性的巖石制備試件并稱量；測(cè)干密度時(shí)，試件應(yīng)在1O5-11OC恒溫下烘24h，然后放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱干試件質(zhì)量。將試件系上細(xì)線，置于溫度6OC左右的熔蠟中約1-2s，使試件表面均勻涂上一層蠟?zāi)?，其厚度約1mm左右。當(dāng)試件上蠟?zāi)び袣馀輹r(shí)，應(yīng)用熱針刺穿并用蠟液涂平，待冷卻后稱蠟封試件質(zhì)量。將蠟封試件置于水中稱量。取出試件，擦干表面水分后再次稱量。當(dāng)浸水后的蠟封試件質(zhì)量增加時(shí)，應(yīng)重做試驗(yàn)。濕密度試件在剝除蠟?zāi)ず螅春试囼?yàn)的試驗(yàn)步驟，測(cè)定巖石含水率。2、試驗(yàn)成果整理量積法按下式計(jì)算巖石密度：Pd=ms/AH式中Pd 巖石干密度，g/em?；m 干試件質(zhì)量，g;A 試件截面積，cm2；H 試件高度，cm。蠟封法按下列公式計(jì)算巖石的干、濕密度：PdfWW—VmP~—m TTT―—m*w=p1+0.01G式中P 巖石濕密度，g/cm3；m 濕試件質(zhì)量，g；m1 蠟封試件質(zhì)量，g;m2 蠟封試件在水中的稱量，g;pw 水的密度，g/cm3；pp 石蠟的密度，g/cm3；3—巖石含水率，％。比重試驗(yàn)巖石比重是試樣干質(zhì)量與同體積純水質(zhì)量的比值。采用比重瓶法進(jìn)行測(cè)定，適用于各類巖石。試件粉碎前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)描述。1、 試件制備質(zhì)量點(diǎn)將巖石用粉碎機(jī)粉碎成巖粉，使之全部通過(guò)O.25mm篩孔，用磁鐵吸去鐵屑。對(duì)含有磁性礦物的巖石，應(yīng)采用瓷研缽或瑪瑙研缽粉碎巖石，使全部通過(guò)0.25mm篩孔。2、 主要試驗(yàn)步驟及要求將制備好的巖粉，置于1O5~11O°C的恒溫下烘干12h后，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。用四分法取兩份巖粉，每份巖粉質(zhì)量為15g。將經(jīng)稱量的巖粉裝入烘干的比重瓶?jī)?nèi)，注入試液(純水或煤油)至比重瓶容積的一半處。對(duì)含水溶性礦物的巖石，應(yīng)使用煤油作試液。將經(jīng)過(guò)排除氣體的試液注入比重瓶至近滿，然后置于恒溫水槽內(nèi)，使瓶?jī)?nèi)溫度保持穩(wěn)定并使上部懸液澄清。塞好瓶塞，使多余試液自瓶塞毛細(xì)孔中溢出，將瓶外擦干，稱瓶、試液和巖粉的總質(zhì)量，并測(cè)定瓶?jī)?nèi)試液的溫度。洗凈比重瓶，注入經(jīng)排除氣體并與試驗(yàn)同溫度的試液至比重瓶?jī)?nèi)，按本條(4)、(5)程序稱瓶和試液的質(zhì)量。3、 試驗(yàn)成果整理按下式計(jì)算巖石比重：G= __p0sml+ms—m2Gs 巖石比重；ms 干巖粉質(zhì)量，g;ml 瓶、試液總質(zhì)量，g；m2 瓶、試液、巖粉總質(zhì)量，g；PO 與試驗(yàn)溫度同溫的試液比重。比重試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行兩次平行測(cè)定，兩次測(cè)定的差值不得大于O.O2，取兩次測(cè)值的平均值。（三） 含水率試驗(yàn)巖石含水率是指試樣在1O5-11O°C下烘至恒量時(shí)失去的水分質(zhì)量與達(dá)到恒量時(shí)試樣干質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石含水率試驗(yàn)應(yīng)采用烘干法，并適用于不含結(jié)晶水礦物的巖石。含水率試驗(yàn)質(zhì)量控制重點(diǎn)在試樣采取、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、試驗(yàn)操作等過(guò)程中。試樣應(yīng)在選定地點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)采取，不得用爆破或濕鉆取樣。在取樣、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和試件制備過(guò)程中，應(yīng)保持天然含水率，含水率的變化不超過(guò)1%。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行地質(zhì)描述，描述要求參照有關(guān)規(guī)定。1、 試驗(yàn)要點(diǎn)稱制備好的試件質(zhì)量。將試件置于烘箱內(nèi)，在1O5-11OC的恒溫下烘干試件。將試件從烘箱中取出，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱試件質(zhì)量。重復(fù)本條（2）（、3）程序，直到將試件烘干至恒量為止，即相鄰24h兩次稱量之差不超過(guò)前一次稱量的O.1%。2、 計(jì)算公式按下式計(jì)算巖石含水率：3=（mθ-ms）/ms式中3 巖石含水率，％；mO 試件烘干前的質(zhì)量，g；ms一——試件烘干后的質(zhì)量，go（四） 吸水性試驗(yàn)巖石吸水性試驗(yàn)包括巖石吸水率試驗(yàn)和巖石飽和吸水率。巖石吸水率采用自由浸水法測(cè)定；巖石飽和吸水率采用煮沸法或真空抽氣法測(cè)定。在測(cè)定巖石吸水率和飽和吸水率的同時(shí)，應(yīng)采用水中稱量法測(cè)定巖石密度。該試驗(yàn)不適用遇水崩解的巖石。試件可采用圓柱體、方柱體或立方體，也可采用不規(guī)則巖塊。不規(guī)則試件宜為邊長(zhǎng)40-60mm的渾圓狀巖塊。每組試驗(yàn)試件數(shù)量不得少于3個(gè)。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行地質(zhì)描述，吸水性試驗(yàn)質(zhì)量控制重點(diǎn)在試驗(yàn)過(guò)程。1、 試驗(yàn)步驟清除試件上的塵土和松動(dòng)顆粒，將試件置于烘箱內(nèi)，在105~110°C溫度下烘24h，取出放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫后稱量。當(dāng)采用自由浸水法飽和試件時(shí)，將試件放入水槽，先注水至試件高度的1/4處，以后每隔2h分別注水至試件高度的1/2和3/4處，6h后全部浸沒試件。試件在水中自由吸水48h后，取出試件并沾去表面水分后稱量。當(dāng)采用真空煮沸法飽和試件時(shí)，煮沸容器內(nèi)的水面應(yīng)始終高于試件，煮沸時(shí)間不得少于6h。經(jīng)煮沸的試件，應(yīng)放置在原容器中冷卻至室溫，取出并沾去表面水分后稱量。當(dāng)采用真空抽氣法飽和試件時(shí)，飽和容器內(nèi)的水面應(yīng)高于試件，真空壓力表讀數(shù)宜為100kPa，直至無(wú)氣泡逸出為止，但抽氣時(shí)間不得低于4h。經(jīng)真空抽氣的試件，應(yīng)放置在原容器中，在大氣壓力下靜置4h，取出并沾去表面水分后稱量。將經(jīng)煮沸或真空抽氣飽和的試件，置于水中稱量裝置上，稱試件在水中的質(zhì)量。2、 試驗(yàn)成果整理按下列公式計(jì)算巖石吸水率、飽和吸水率、干密度：3a=(m0-ms)/ms*100%3sa=(mp-ms)/ms*100%Pd=ms/(mp-mw)*pw式中3a 巖石吸水率，%；3sa 巖石飽和吸水率，%；Pd 巖石干密度，g/cm3；m0———試件浸水48h后的質(zhì)量，g；ms 干試件質(zhì)量，g；mp 試件經(jīng)煮沸或真空抽氣飽和后的質(zhì)量，g；mw 飽和試件在水中的稱量，g;Pw 水的密度，g/cm3。（五） 耐崩解試驗(yàn)?zāi)捅澜庠囼?yàn)是測(cè)定巖石在遭受干燥及濕潤(rùn)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)之后，對(duì)軟化及崩解作用所表現(xiàn)出的抵抗能力。1、 試樣制備在現(xiàn)場(chǎng)采取保持天然含水量的試樣并密封。試樣制成每塊質(zhì)量為40~60g的渾圓狀巖塊試件，每組試驗(yàn)試件的數(shù)量不應(yīng)少于10個(gè)。2、 試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)試件的巖性、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等進(jìn)行地質(zhì)描述，以供資料分析使用3、 試驗(yàn)步驟將試件裝入耐崩解試驗(yàn)儀的圓柱形篩筒內(nèi)，在105~110°C的溫度下烘干至恒量后，在干燥器內(nèi)冷卻至室溫稱量。將裝有試件的圓柱形篩筒放在水槽內(nèi)，向水槽內(nèi)注入純水，使水位在轉(zhuǎn)動(dòng)軸下約20mm，圓柱形篩筒以20r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)10min后，將圓柱形篩筒和殘留試件在105~110C的溫度下烘干至恒量后，在干燥器內(nèi)冷卻至恒量稱量。重復(fù)本條（2）項(xiàng)的程序，求得第二次循環(huán)后的圓柱形篩筒和殘留試件質(zhì)量。根據(jù)需要可進(jìn)行5個(gè)循環(huán)。試驗(yàn)過(guò)程中，水溫應(yīng)保持在20±2C范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)殘留試件、水的顏色和水中沉積物進(jìn)行描述。根據(jù)需要，對(duì)水中沉積物進(jìn)行顆粒分析、界限含水量測(cè)定和黏土礦物分析。4、 試驗(yàn)成果整理按下式計(jì)算巖石耐崩解性指數(shù)：Id2=m/m*100%式中I 巖石（二次循環(huán)）耐崩解性指數(shù)，%;d2ms 原試件烘干質(zhì)量，g；ms 殘留試件烘干質(zhì)量，go（六） 膨脹試驗(yàn)體積不變條件下的膨脹壓力試驗(yàn)，是測(cè)定軟弱巖石試樣浸水后保持原形且體積不變所需要的單位面積上的壓力，即試樣浸水后保持體積不變的最大載荷與垂直加載方向的面積之比。巖石膨脹試驗(yàn)包括巖石自由膨脹率試驗(yàn)、巖石側(cè)向約束膨脹率試驗(yàn)和巖石膨脹壓力試驗(yàn)。試樣應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)采取，并保持天然含水狀態(tài)。不得采用爆破或濕鉆法取樣。巖石膨脹試驗(yàn)試件可采用圓柱體試件或立方體試件，相對(duì)端面應(yīng)平行。試件數(shù)量不得少于3個(gè)。試件應(yīng)采用干法加工，天然含水率的變化不應(yīng)超過(guò)1%。詳細(xì)制備要求參照有關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行地質(zhì)描述，供分析資料用。主要內(nèi)容包括：巖性名稱、礦物成分、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)，膨脹變形和加載方向各因素與節(jié)理裂隙之間的關(guān)系，以及試件加工方法等。1、 自由膨脹率試驗(yàn)主要試驗(yàn)步驟將試件放入自由膨脹率試驗(yàn)儀內(nèi)，在試件上下分別放置透水板，頂部放置一塊金屬板。在試件上部和四側(cè)對(duì)稱的中心部位分別安裝千分表。讀計(jì)千分表初讀數(shù)，每隔10min讀記1次，直至3次讀數(shù)不變。緩慢向盛水容器內(nèi)注入純水，直至淹沒上部透水板。在第1小時(shí)內(nèi)，每隔10min測(cè)讀變形1次，以后每隔1h測(cè)讀變形1次，直至3次讀數(shù)差不大于0.001mm為止。浸水后試驗(yàn)時(shí)間不得小于48h。試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)保持水位不變。水溫變化不得大于2°C。試驗(yàn)過(guò)程中及試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)詳細(xì)描述試件的崩解、掉塊、表面泥化等現(xiàn)象。2、 側(cè)向約束膨脹率試驗(yàn)主要試驗(yàn)步驟將試件放入內(nèi)壁涂有凡士林的金屬套環(huán)內(nèi)，在試件上下分別放置薄型濾紙和透水板。頂部放上固定金屬載荷塊并安裝垂直千分表。金屬載荷塊的質(zhì)量應(yīng)能對(duì)試件產(chǎn)生5kPa的持續(xù)壓力。試驗(yàn)及穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)同自由膨脹率試驗(yàn)的(3)~(6)項(xiàng)。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)描述試件表面的泥化、軟化等現(xiàn)象。3、 膨脹壓力試驗(yàn)主要試驗(yàn)步驟試件放入內(nèi)壁涂有凡士林的金屬套環(huán)內(nèi)，在試件上下分別放置薄型濾紙和透水板。安裝加壓系統(tǒng)及量測(cè)試件變形的測(cè)表，試件在儀器中應(yīng)不偏心。對(duì)試件施加0.01MPa的載荷，測(cè)讀量測(cè)試件變形測(cè)表讀數(shù)，每隔10min讀記1次，直至3次讀數(shù)不變。緩慢向盛水容器內(nèi)注入純水，直至淹沒上部透水板。觀測(cè)變形測(cè)表變化，當(dāng)變形量大于0.001mm時(shí)，調(diào)節(jié)所施加的載荷，應(yīng)保持試件厚度始終不變。開始時(shí)每隔10min讀數(shù)一次，連續(xù)3次讀數(shù)差小于0.001min時(shí)，改為每1h讀數(shù)一次；當(dāng)每1h連續(xù)3次讀數(shù)差小于0.001mm時(shí)，可認(rèn)為穩(wěn)定并記錄試驗(yàn)載荷。浸水總時(shí)間不得少于48h。試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)保持水位不變。水溫變化不得大于2°C。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)描述試件表面的泥化和軟化等現(xiàn)象。4、 試驗(yàn)成果整理按下列公式計(jì)算巖石自由膨脹率、側(cè)向約束膨脹率、膨脹壓力：VH=AH/H*100%VD=AD/D*100%VHP=AH1/H*100%PS=F/A式中VH 巖石軸向自由膨脹率，％；VD 巖石徑向自由膨脹率，％；VHP 巖石側(cè)向約束膨脹率，%；Ps 巖石膨脹壓力，MPa；AH 試件軸向變形值，mm；H 試件高度，mm；AD 試件徑向平均變形值，mm；D 試件直徑或邊長(zhǎng)，mm；AH1 有側(cè)向約束試件的軸向變形值，mm；F 軸向載荷，N；A 試件截面積，mm2。（七）抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試件在無(wú)側(cè)限條件下，受縱向壓力作用至壓縮破壞時(shí)，單位面積上所承受的載荷稱為巖石的單軸抗壓強(qiáng)度，即試件破壞時(shí)的載荷與垂直于加載方向的截面積之比?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)適用于能制成規(guī)則試件的各類巖石。試件含水狀態(tài)根據(jù)需要可選擇天然含水狀態(tài)、烘干狀態(tài)、飽和狀態(tài)或其他含水狀態(tài)。1、 質(zhì)量重點(diǎn)控制試件可用鉆孔巖芯或坑槽探中采取的巖塊加工制成。試樣在采取、運(yùn)輸和制備試件過(guò)程中應(yīng)避免產(chǎn)生裂縫。對(duì)于遇水崩解、溶解和干縮濕脹的巖石，應(yīng)采用干法制樣。圓柱體試件直徑宜為50mm，高徑比應(yīng)保持2:1。試驗(yàn)在壓力機(jī)上進(jìn)行，以每秒0.5~0.8MPa的速度加載，直至試件破壞，記錄破壞載荷。2、 巖石單軸抗壓強(qiáng)度計(jì)算公式按下式計(jì)算巖石單軸抗壓強(qiáng)度：R=P/A式中R 巖石單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；P 試件破壞載荷，N；A 試件截面積，mm2。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50218—1994《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，巖石堅(jiān)硬程度可依據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）進(jìn)行定性劃分，見表4-1-3。表4-1-3Rc與定性劃分的巖石堅(jiān)硬程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系R（cMPa）>6060~3030~1515~5!5巖石堅(jiān)硬程度 堅(jiān)硬巖較堅(jiān)硬巖較軟巖軟巖極軟巖（八）抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)采用劈裂法，適用于除軟弱巖石外能制成規(guī)則試件的各類巖石。根據(jù)需要可測(cè)試件烘干、飽和狀態(tài)及其他不同含水狀態(tài)的抗拉強(qiáng)度。1、控制試驗(yàn)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)試件可用鉆孔巖心或坑槽探中采取的巖塊加工制成。試樣在采取、運(yùn)輸和制備試件過(guò)程中應(yīng)避免產(chǎn)生裂縫。對(duì)于遇水崩解、溶解和干縮濕脹的巖石，應(yīng)采用干法制樣。采用圓柱體作為標(biāo)準(zhǔn)試件，直徑宜為50mm，高度為直徑的0.5~1.0倍。試驗(yàn)在壓力機(jī)上進(jìn)行，以每秒O.3~O.5MPa的速度加載，直至試件破壞，記錄破壞載荷。2、抗拉強(qiáng)度的計(jì)算按下式計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度：ot=2P/nDh式中ot 巖石抗拉強(qiáng)度，MPa；P 試件破壞載荷，N；D——一試件直徑，mm；P 試件厚度，mm。壓縮變形試驗(yàn)巖石壓縮變形試驗(yàn)，是在縱向壓力作用下測(cè)定試件的縱向和橫向變形，據(jù)此計(jì)算巖石的彈性模量和泊松比。彈性模量是縱向單軸壓縮應(yīng)力與縱向應(yīng)變之比；泊松比是橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變之比。巖石壓縮變形試驗(yàn)適用于能制成規(guī)則試件的各類巖石，試件可為烘干或飽和狀態(tài)。1、 重點(diǎn)試驗(yàn)步驟電阻應(yīng)變片應(yīng)牢固地粘貼在試件高度中部表面，并應(yīng)避開裂隙或斑晶?？v向或橫向電阻片的數(shù)量不得少于2片。試驗(yàn)在壓力機(jī)上進(jìn)行，將試件置于壓力機(jī)承壓板中心，調(diào)整球形座，使試件受力均勻。以每秒O.5~O.8MPa的速度加載，逐級(jí)測(cè)讀載荷與應(yīng)變值直至試件破壞，測(cè)值不應(yīng)少于1O組。2、 試驗(yàn)成果整理巖石單軸抗壓強(qiáng)度按式4-1-27計(jì)算。按下式計(jì)算各級(jí)應(yīng)力：O=P/A式中e 各級(jí)應(yīng)力，MPa；P 與各所測(cè)應(yīng)變值相應(yīng)的載荷，N；A 試件截面積，mm2。繪制應(yīng)力與縱、橫向應(yīng)變關(guān)系曲線。按下列公式計(jì)算巖石平均彈性模量和巖石平均泊松比：EAV=(ob-oa)/(??b-??a)pav=(?db-?da)/(??b-??a)式中Eav 巖石平均彈性模量，MPa；Bav 巖石平均泊松比；ea 應(yīng)力與縱向應(yīng)變關(guān)系曲線上直線段始點(diǎn)的應(yīng)力值，MPa；eb——一應(yīng)力與縱向應(yīng)變關(guān)系曲線上直線段終點(diǎn)的應(yīng)力值，MPa；3/ 應(yīng)力為ea時(shí)的縱向應(yīng)變值；31b 應(yīng)力為eb時(shí)的縱向應(yīng)變值；3da 應(yīng)力為ea時(shí)的橫向應(yīng)變值；3db 應(yīng)力為eb時(shí)的橫向應(yīng)變值。（十）直剪試驗(yàn)巖石抗剪強(qiáng)度是巖石對(duì)剪切破壞的極限抵抗能力。直剪試驗(yàn)可測(cè)定巖塊、巖石結(jié)構(gòu)面及混凝土與巖石膠結(jié)面的抗剪強(qiáng)度。試樣在工程部位現(xiàn)場(chǎng)采取，在采取、運(yùn)輸和試件制備過(guò)程中，應(yīng)防止產(chǎn)生裂縫和擾動(dòng)。根據(jù)需要，試件可采用天然含水狀態(tài)、飽和狀態(tài)或其他含水狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前后應(yīng)對(duì)試件及剪切面進(jìn)行詳細(xì)描述。試件描述主要包括：巖石名稱、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、層理、片理、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度，結(jié)構(gòu)面充填物性質(zhì)、充填程度等，混凝土與巖石膠結(jié)面試件，還應(yīng)測(cè)定巖石表面的起伏差；剪切面描述重點(diǎn)：準(zhǔn)確量測(cè)剪切面面積、剪切面破壞情況、起伏差、擦痕分布、方向等；當(dāng)結(jié)構(gòu)面內(nèi)有充填物時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確判斷剪切面位置，并記述其組成成分、性質(zhì)、厚度、構(gòu)造。1、 試件尺寸重要要求巖塊、巖石結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)試件的邊長(zhǎng)不得小于5cm，試件高度應(yīng)與直徑或邊長(zhǎng)相等，結(jié)構(gòu)面應(yīng)位于試件中部；混凝土與巖石膠結(jié)面直剪試驗(yàn)試件應(yīng)為方塊體，邊長(zhǎng)不宜小于15cm；膠結(jié)面應(yīng)位于試件中部，巖面起伏差應(yīng)為邊長(zhǎng)的1%~2%。每組試驗(yàn)試件數(shù)量不應(yīng)少于5個(gè)。2、 試驗(yàn)要點(diǎn)（1）法向荷載的施加：在每個(gè)試件上，分別施加不同的法向應(yīng)力，所施加的最大法向應(yīng)力，不宜小于工程預(yù)定的法向（設(shè)計(jì)）應(yīng)力。對(duì)于巖石結(jié)構(gòu)面中具有充填物的試件，最大法向應(yīng)力以不擠出充填物為宜。不需固結(jié)的試件，法向荷載可一次施加完畢；需固結(jié)的試件，應(yīng)在法向荷載施加完畢固結(jié)穩(wěn)定后，再施加剪切荷載。（2）剪切荷載的施加：按預(yù)估最大剪切荷載分8~12級(jí)施加。每級(jí)荷載施加后，即測(cè)讀剪切位移和法向位移，5min后再測(cè)讀一次即施加下一級(jí)剪切荷載，逐級(jí)施加直至剪切破壞。當(dāng)剪切位移增量較大時(shí)，可適當(dāng)加密剪切荷載分級(jí)。將剪切荷載退至零。根據(jù)需要，待試件充分回彈后，調(diào)整測(cè)表，按上述步驟進(jìn)行摩擦試驗(yàn)。3、試驗(yàn)成果整理按下列公式計(jì)算各法向荷載下的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力：o=P/A T=Q/A式中o 作用于剪切面上的法向應(yīng)力，MPa；T 作用于剪切面上的剪應(yīng)力，MPa；P 作用于剪切面上的法向荷載，N；Q 作用于剪切面上的剪切荷載，N；A 剪切面面積，mm2。繪制各法向應(yīng)力下的剪應(yīng)力與剪切位移、法向位移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線確定各剪切階段特征點(diǎn)剪應(yīng)力。根據(jù)各剪切階段特征點(diǎn)的剪應(yīng)力和法向應(yīng)力繪制關(guān)系曲線，按庫(kù)侖表達(dá)式確定相應(yīng)的巖石抗剪強(qiáng)度參數(shù)。（十一）點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)是將試件置于上下兩個(gè)球端圓錐（或球端圓臺(tái)）之間，施加集中載荷至試件破壞，測(cè)定巖石的點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)is（50）和強(qiáng)度各項(xiàng)異性指數(shù)ia。該試驗(yàn)適用于各類巖石。（50）試樣可用鉆孔巖芯，或從巖石露頭、勘探坑槽、平洞、巷道中采取的巖塊，但在試樣采取、運(yùn)輸及制備試件過(guò)程中，應(yīng)避免產(chǎn)生裂縫。根據(jù)需要可選擇試件在天然含水狀態(tài)、烘干狀態(tài)、飽和狀態(tài)或其他含水狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試件進(jìn)行描述，主要內(nèi)容為：巖石名稱、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度，加荷方向與層理、節(jié)理、裂隙的關(guān)系等。1、試驗(yàn)要點(diǎn)試件尺寸要求應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定；試驗(yàn)在點(diǎn)荷載試驗(yàn)儀上進(jìn)行。試驗(yàn)要點(diǎn)如下:徑向試驗(yàn)時(shí)，安放試件使上下錐端與試件直徑兩端緊密接觸，量測(cè)加載點(diǎn)間距。接觸點(diǎn)距試驗(yàn)自由端的最小距離不應(yīng)小于加載兩點(diǎn)間距的0.5倍。軸向試驗(yàn)時(shí)，安放試件使上下錐端位于巖心試件的圓心處并與試件緊密接觸。量測(cè)加載點(diǎn)間距及垂直于加載方向的試件寬度。方塊體與不規(guī)則塊體試驗(yàn)時(shí)，選擇試件最小尺寸方向?yàn)榧虞d方向。安放試件使上下錐端位于試件中心處并與試件緊密接觸。量測(cè)加裁點(diǎn)間距及通過(guò)兩加載點(diǎn)最小截面的寬度（或平均寬度）。接觸點(diǎn)距試件自由端的距離不應(yīng)小于加載兩點(diǎn)間距的0.5倍。穩(wěn)定施加荷載，使試件在10~60s內(nèi)破壞，記錄破壞荷載并描述破壞形態(tài)。2、試驗(yàn)成果整理（1） 按下式計(jì)算巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度：Is=P/D；式中Is 未經(jīng)修正的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度，MPa；P 破壞荷載，N；De 等價(jià)巖心直徑，mm。（2） 徑向試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按下列公式計(jì)算等價(jià)巖心直徑De：D2=D2 D2=DD'2ee式中D 加載點(diǎn)間距，mm；D' 上下錐端發(fā)生貫入后，試件破壞瞬間的加載點(diǎn)間距，mm；（3） 軸向、方塊體或不規(guī)則塊體試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)按下列公式計(jì)算等價(jià)巖心直徑De：D2=4WD/n D2=4WD'/nee式中W 通過(guò)兩加載點(diǎn)最小截面的寬度（或平均寬度），mm。（4） 當(dāng)加載兩點(diǎn)間距不等于50mm時(shí)，應(yīng)對(duì)計(jì)算值進(jìn)行修正。當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)較多，且同一組試件中的等價(jià)巖心直徑具有多種尺寸，而加載兩點(diǎn)間距不等于50mm時(shí)，應(yīng)根