《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程條文說明》

1總則

1.0.l巖石力學(xué)試驗(yàn)及及其測試技術(shù)是巖石力學(xué)理論及其工程應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。我國水利水電工程

中的巖石力學(xué)試驗(yàn)研究工作最早起步于1958年三峽工程的巖石力學(xué)試驗(yàn)研究工作。近半個(gè)世紀(jì)以來，

巖石力學(xué)試驗(yàn)及其測試技術(shù)的研究為解決我國水利、能源、交通、礦山、人防和鐵道等領(lǐng)域工程中

的巖石力學(xué)問題作出了重大貢獻(xiàn)。1981年電力工業(yè)部和水利部頒發(fā)的DLJ204—81、SLJ—81《水利

水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》及1992年頒布的DL5006—92《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程（補(bǔ)充部分〉》

首次對(duì)水利水電工程巖石試驗(yàn)方法進(jìn)行了統(tǒng)一和規(guī)范。2001年，以長江科學(xué)院作為主編單位編制的

SL264-2001《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》按現(xiàn)代《水利水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》（SL01-97）對(duì)當(dāng)

時(shí)水利水電工程涉及的巖石力學(xué)試驗(yàn)新經(jīng)驗(yàn)、新方法、新技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)和歸納。該規(guī)程的

制定與頒布，對(duì)以三峽工程為代表的中國水利水電工程建設(shè)進(jìn)入世界領(lǐng)先水平起到重要技術(shù)支撐作

用，同時(shí)對(duì)交通、鐵路、礦山及核電等領(lǐng)域的巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，也起到了重要示范作用。

當(dāng)前，水利水電工程開發(fā)向西部等復(fù)雜地質(zhì)條件發(fā)展，以深埋長隧洞工程建設(shè)為代表的水資源

配置工程建設(shè)正處于高峰建設(shè)期，高地震烈度地區(qū)建設(shè)引起的巖石力學(xué)動(dòng)力問題、高地應(yīng)力、復(fù)雜

應(yīng)力路徑條件下的巖石試驗(yàn)及復(fù)雜工程巖體觀測技術(shù)等為復(fù)雜條件水利水電工程建設(shè)提出了新挑戰(zhàn)。

另一方面，巖石力學(xué)試驗(yàn)儀器及原位觀測設(shè)備發(fā)展迅速，高圍壓、電液伺服、計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集、滾

軸絲杠加載等先進(jìn)原理及技術(shù)的發(fā)展，為進(jìn)一步推動(dòng)巖石力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

SL264-2001《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》已頒布15年，總結(jié)該規(guī)程實(shí)施以來的應(yīng)用實(shí)踐，通過對(duì)

原規(guī)程進(jìn)行修訂，適當(dāng)調(diào)整并納入一些有針對(duì)性的新的試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)推動(dòng)巖石力學(xué)理論及試驗(yàn)技術(shù)

在工程中的應(yīng)用，解決水利水電工程建設(shè)面臨的新的技術(shù)挑戰(zhàn)以及提高試驗(yàn)成果質(zhì)量等具有重要意

義。

1.0.2本條進(jìn)一步明確了水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程的適用范圍。

1

3基本規(guī)定

3.0.2水利水電工程勘察設(shè)計(jì)分為規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計(jì)、招標(biāo)設(shè)計(jì)和施工詳圖設(shè)計(jì)共五個(gè)階

段，是根據(jù)GB50487水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的階段劃分而定的。在GB50287《水電發(fā)

電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中，將水電工程的勘察設(shè)計(jì)分為規(guī)劃、預(yù)可行性研究、可行性研究、招標(biāo)設(shè)

計(jì)及施工詳圖設(shè)計(jì)共五個(gè)階段，在執(zhí)行本規(guī)程時(shí)，可參考使用。

3.0.5巖石試驗(yàn)大綱是試驗(yàn)工作的實(shí)施計(jì)劃。在編制試驗(yàn)大綱前宜進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，以便制定符合實(shí)

際的試驗(yàn)實(shí)施計(jì)劃。

巖石試驗(yàn)工作是與地質(zhì)勘察和設(shè)計(jì)方案緊密相聯(lián)的，隨著地質(zhì)問題的不斷揭露和設(shè)計(jì)方案的不

斷完善，調(diào)整試驗(yàn)布置和工作量更加有利于結(jié)合實(shí)際，并深入解決工程問題，困此，本條作了允許

調(diào)整試驗(yàn)大綱內(nèi)容的規(guī)定。

3.0.13進(jìn)行巖體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)時(shí)，其試點(diǎn)的環(huán)境條件和巖性應(yīng)與實(shí)際工程建筑物區(qū)的環(huán)撞條件和巖

性相似，即受力狀態(tài)與受力方向應(yīng)一致，飽水或浸水狀態(tài)應(yīng)相似，巖體性狀應(yīng)相似。

3.0.19試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容:

1.報(bào)告正文包括試驗(yàn)?zāi)康?、試?yàn)內(nèi)容、工程概況、工程地質(zhì)條件、主要巖石力學(xué)問題、試驗(yàn)布

置、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)數(shù)量、試驗(yàn)成果整理與分析、試驗(yàn)最佳值及主要結(jié)論等。

2.報(bào)告附圖包括地質(zhì)圖、試驗(yàn)洞（坑、槽〉或露頭的展示圖、鉆孔柱狀圖、試件或試點(diǎn)（體〉

地質(zhì)素描圖、試驗(yàn)布置圖、試驗(yàn)安裝圖、試驗(yàn)成果曲線等。

3.報(bào)告編寫、校核及逐級(jí)審核人員簽名。

2

4巖塊物理性質(zhì)試驗(yàn)

4.1含水率試驗(yàn)

4.1.1巖石含水率是試件在105℃~110℃溫度下烘至恒量時(shí)所失去水的質(zhì)量與試件干質(zhì)量的比值，

以百分?jǐn)?shù)表示。對(duì)于不易成型的較松散或松散巖石可采用帶有密封蓋的試樣盒進(jìn)行測定。

4.1.2為與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50266保持一致，本條3款試件質(zhì)量修訂為40g~200g。

4.1.4根據(jù)目前試驗(yàn)天平感量普遍所能達(dá)到的水平，本條將試驗(yàn)天平的感量由0.01g修訂為0.001g。

4.1.5本條規(guī)定巖石含水率試驗(yàn)采用稱量控制，規(guī)定具體操作應(yīng)將試件反復(fù)烘干至稱量達(dá)到恒量。

4.2吸水性試驗(yàn)

4.2.1自由吸水法是指試件在大氣壓力和室溫條件下吸水的方法。巖石自然吸水率是采用自由吸水法

吸入的最大吸水量與試件固體質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石飽和吸水率是試件在強(qiáng)制飽和狀態(tài)

下的最大吸水量與試件固體質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。

4.2.2試件形態(tài)對(duì)巖石吸水率的試驗(yàn)成果有影響，這和試件與水的接觸面積的大小有很大關(guān)系。本條

規(guī)定吸水性試驗(yàn)試件宜采用規(guī)則形狀，只有當(dāng)試件制備有困難時(shí)，才允許采用不規(guī)則試件。對(duì)不規(guī)

則試件除了要求采用渾圓形試件外，還有一定的質(zhì)量要求，以保證試驗(yàn)成果的精度。參照國內(nèi)試驗(yàn)

單位普遍采用的試件尺寸及要求，本條將規(guī)則試件高徑比宜為2.0~2.5修訂為高度為20mm~30mm。

4.2.5考慮到國內(nèi)西藏、青海等地區(qū)大氣壓力明顯偏低，參照國標(biāo)GB/T50266的要求，本條4款將

真空抽氣法的壓力表讀數(shù)由100kPa修訂為當(dāng)?shù)卮髿鈮褐怠?/p>

4.2.6巖石飽水系數(shù)是水利水電工程較常用的水理性指標(biāo)，本條增加了飽水系數(shù)的計(jì)算公式。

4.3顆粒密度試驗(yàn)

4.3.1巖石顆粒密度是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值。本規(guī)程仍推薦比重瓶法和水中稱量法。

比重瓶法為基本方法，但比重瓶法操作較煩瑣，不宜作大量的試驗(yàn)。水中稱量法具有可用不規(guī)則試

件、操作簡便、可同時(shí)測定巖石的顆粒密度、塊體密度、吸水率、飽和吸水率等物理指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)。

由于水不可能完全充滿巖石中的閉合裂隙，致使水中稱量法測定的顆粒密度略偏小，但對(duì)于中小型

水利工程以及大型工程的可行性階段甚至初設(shè)階段都是可以滿足精度要求的。

4.3.2試件可采用塊體密度試驗(yàn)后的試件巖粉，旨在減少巖石不均勻性的影響。實(shí)測資料表明，采

用粉碎后最大粒徑1mm的巖粉，對(duì)試驗(yàn)成果影響甚微。本條規(guī)定巖粉必須全部通過0.25mm篩孔，是

參照了國內(nèi)外的現(xiàn)行規(guī)定。

4.3.3本條說明參見本規(guī)程4.2.2條文說明。

4.3.6采用比重瓶法測定顆粒密度時(shí)，巖粉的烘干時(shí)間可根據(jù)不同巖石而定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)硬巖類一

般6h~8h，粘土巖類8h~10h，本條規(guī)定，烘干時(shí)間不少于6h。

考慮到各地的大氣壓不一致，與國標(biāo)gbt5GB/T50266一致，真空抽氣法的壓力表讀數(shù)修改為當(dāng)?shù)卮?/p>

氣壓值。

3

4.4塊體密度試驗(yàn)

4.4.1巖石塊體密度是巖石試件質(zhì)量與試件體積的比值。根據(jù)巖石含水狀態(tài)，巖石塊體密度可分為

天然密度、干密度和飽和密度。選擇試驗(yàn)方法時(shí)應(yīng)主要考慮試件制備的難度和水對(duì)巖石的影響。密

封法試驗(yàn)當(dāng)以石蠟為密封材料時(shí)，由于石蠟的融點(diǎn)較高，在蠟封過程中會(huì)引起試件含水率的變化，

同時(shí)試件也會(huì)產(chǎn)生干縮，這將影響巖石天然含水率和塊體密度計(jì)算的準(zhǔn)確性。而高分子樹脂膠是在

常溫下的涂料，密封過程中不會(huì)引起試件含水率和試件體積的變化。因此，對(duì)于干縮濕脹的巖石宜

采用高分子樹脂膠密封試件來測定巖石的塊體密度。

4.4.2采用量積法測定巖石塊體密度時(shí)，可與巖石單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)共用一個(gè)試件，同時(shí)這還有利于

建立巖石物理指標(biāo)與力學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系。

4.4.11高分子樹脂膠可按質(zhì)量比配制，聚氯乙烯樹脂和環(huán)己酮之比為1:4先將粉末狀的樹脂倒入

磨口玻璃瓶內(nèi)，然后再將環(huán)己酮加入，用玻璃棒攪拌均勻，蓋好瓶口，待粉末完全溶解呈透明狀膠

液后即可使用。

4.4.12巖石孔隙率是水利水電工程較常用的巖石物理性指標(biāo)，本條增加了巖石孔隙率的計(jì)算公式。

石蠟的密度采用水中稱量法測定。高分子樹脂涂料的密度，可按涂料的配合比確定，聚氯乙

烯樹脂密度為1.35~1.46g/cm3，環(huán)己酮密度為0.95g/cm3。

4.5膨脹性試驗(yàn)

4.5.1巖石膨脹性試驗(yàn)是測定巖石吸水后的膨脹特性。巖石自由膨脹率是巖石試件吸水后產(chǎn)生的徑向

變形、軸向變形分別與試件吸水前的直徑、高度之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石側(cè)向約束膨脹率是巖石

試件在有側(cè)向約束條件下，軸向受有限載荷（5kPa）時(shí)吸水后產(chǎn)生的軸向變形與吸水前試件高度之

比，以百分?jǐn)?shù)表示。體積不變條件下巖石膨脹壓力是巖石試件在有側(cè)向約束條件下，測定試件吸水

后保持軸向尺寸不變所需施加的軸向壓力。

4.5.2側(cè)向約束膨脹率和體積不變條件下巖石膨脹壓力試驗(yàn)，規(guī)定試件直徑偏差為0~-0.1mm，是指

為保證試件吸水后不產(chǎn)生徑向變形又便于安裝，試件直徑應(yīng)略小于試驗(yàn)儀器金屬套環(huán)直徑，單其差

值不得大于0.1mm。

4.5.6側(cè)向約束膨脹率試驗(yàn)儀器的金屬套環(huán)高度不應(yīng)小于試件高度和兩塊透水板厚度之和，以保證試

件吸水后不產(chǎn)生側(cè)向變形。

4.5.7體積不變條件下巖石膨脹壓力試驗(yàn)，為使試件體積保持不變，應(yīng)隨時(shí)調(diào)節(jié)所施加載荷，在觀測

變形時(shí)扣除儀器的系統(tǒng)變形。

4.6耐崩解性試驗(yàn)

4.6.1巖石耐崩解性試驗(yàn)是測定巖石試件在經(jīng)過干燥和浸水2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)后，試件殘留的質(zhì)量與其

原質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。

4.6.5參照國標(biāo)GB/T50266的要求，本條試件稱量由精確至0.1g修訂為精確至0.01g。

4

4.7凍融試驗(yàn)

4.7.1巖石凍融破壞是由于裂隙中的水結(jié)冰，體積膨脹導(dǎo)致巖石破裂。巖石凍融試驗(yàn)是測定巖石經(jīng)過

多次反復(fù)凍融后的質(zhì)量損失和飽和單軸抗壓強(qiáng)度，并以凍融系數(shù)表示巖石的抗凍性能。

4.7.5參照國標(biāo)GB/T50266的要求，凍融循環(huán)次數(shù)由20次修訂為25次。

4.8硬度試驗(yàn)

4.8.1巖石的可鉆性是指在TBM破巖過程中巖石的綜合表現(xiàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括巖石抵抗刀具破巖的

能力和巖石對(duì)刀具的磨損能力。巖石硬度是巖石的可鉆性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，本次規(guī)程修訂中新增巖

石硬度。

巖石的硬度測試方法有施密特回彈硬度法、肖氏硬度法、摩氏硬度法等。由于施密特回彈硬度

方法所需儀器設(shè)備簡單、輕便及經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于巖石硬度、強(qiáng)度及彈模等參數(shù)的估測。

施密特回彈硬度測試原理是應(yīng)用一彈簧驅(qū)動(dòng)彈擊錘并通過彈擊桿彈擊試樣（試點(diǎn)）表面所產(chǎn)生的瞬

時(shí)彈性變形的恢復(fù)力，使彈擊錘帶動(dòng)指針回彈并指示出回彈的距離。以回彈的距離與沖擊前彈擊錘

至彈擊桿的距離之比，按照百分比計(jì)算。施密特回彈儀可分為L型和N型。L型回彈儀最大釋放沖

擊能0.735Nm，適用于室內(nèi)巖石試件；N型回彈儀最大釋放沖擊能2.207Nm，適用于現(xiàn)場巖體試件。

4.9磨耗性試驗(yàn)

4.9.1巖石的耐磨性是巖石的可鉆性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，本次規(guī)程修訂中新增巖石磨耗性試驗(yàn)。巖石磨

耗性試驗(yàn)原理是采用具有一定鋼度和硬度的鋼針，對(duì)其施加一定載荷刻劃巖石表面，然后在顯微鏡

下觀測測量鋼針的磨損程度，并用鋼針的直徑磨損值作為巖石硬度耐磨性指標(biāo)。

4.9.5圖1為按照側(cè)視或俯視方法進(jìn)行磨耗后鋼針的測量方法。磨蝕后的鋼針針尖為不對(duì)稱狀、具有

小碎片或毛刺伸出形成的無規(guī)則狀時(shí)，采用俯視測量磨損針尖的直徑有困難時(shí)，測量的CAI值誤差

大，應(yīng)按圖2、3所示進(jìn)行合理取舍。

圖1光學(xué)顯微鏡下針頭直徑的測量方法（a、b方法為推薦方法）

（a）側(cè)視投影直徑測試值（b）俯視投影直徑測試值（c）數(shù)字測量等效值

5

圖2針尖磨耗側(cè)視圖

（a）針尖磨耗后出現(xiàn)毛邊時(shí)正確測試方法（b）針尖磨耗后出現(xiàn)毛邊時(shí)錯(cuò)誤測試方法

圖3針尖磨耗后側(cè)視輪廓圖

（a）、（b）為標(biāo)準(zhǔn)磨耗側(cè)視圖；（c）為應(yīng)舍棄的非標(biāo)準(zhǔn)輪廓圖

6

5巖塊力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)

5.1單軸壓縮變形試驗(yàn)

5.1.1巖石單軸壓縮變形試驗(yàn)是通過測定巖石試件在軸向壓力作用下的縱向和橫向應(yīng)變值，據(jù)此計(jì)

算巖石彈性模量、變形模量和泊松比。本試驗(yàn)采用電阻應(yīng)變片法和位移計(jì)法。考慮到測試技術(shù)的進(jìn)

步，本試驗(yàn)將原規(guī)程推薦的千分表法修訂為位移計(jì)法。位移計(jì)可分為機(jī)械式（例如千分表、百分表）

和電測式（例如LVDT位移計(jì)、引伸計(jì)等）兩類。

5.1.5為了取得完整的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，循環(huán)加載至預(yù)定的最大循環(huán)荷級(jí)之后，仍應(yīng)繼續(xù)逐級(jí)加載

并讀數(shù)，直至巖石破壞。

5.1.6電阻應(yīng)變片宜采用半橋連接方式，以利于檢查試件受力的偏心程度，便于及時(shí)調(diào)平試件使之均

勻受力。試件上下各墊一塊與試件同直徑的墊塊，有利于減小試件的端部效應(yīng)，使試件內(nèi)部應(yīng)力分

布均勻。

5.1.7對(duì)于軟巖與極軟巖，因巖石試件變形相對(duì)較大，上下壓板與試件之間的縫隙變形對(duì)測試成果影

響較小，因此可將測量到的上下壓板之間的變形作為試件的縱向變形。對(duì)于較軟巖以及硬巖類巖石，

可通過專用夾具，測量試件縱向一定標(biāo)距范圍內(nèi)的巖石變形。為便于操作，對(duì)于位移計(jì)數(shù)量要求，

本次修訂增加了測量縱橫向變形的位移計(jì)不應(yīng)少于2支，且應(yīng)對(duì)稱安裝的規(guī)定

5.1.8按本條規(guī)定計(jì)算得到的彈性模量是應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線直線段的斜率，變形模量是應(yīng)力—

應(yīng)變曲線原點(diǎn)與50%抗壓強(qiáng)度點(diǎn)連線的斜率，也稱割線模量。位移計(jì)法測得的是巖石變形，計(jì)算變

形參數(shù)之前應(yīng)先將變形值除以測量標(biāo)距值，獲得應(yīng)變值。

5.2單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

5.2.1巖石單軸抗壓強(qiáng)度是試件在無側(cè)限條件下受軸向力作用破壞時(shí)單位面積所承受的載荷。本試

驗(yàn)采用直接壓壞試件的方法確定巖石單軸抗壓強(qiáng)度。也可以在一個(gè)試件上先進(jìn)行巖石單軸壓縮變形

試驗(yàn)后再將試件壓壞，測定巖石單軸抗壓強(qiáng)度。

5.2.2本規(guī)程推薦圓柱體試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件，當(dāng)沒有條件加工成圓柱體試件時(shí)，可采用方柱體試件。

5.2.5加載速率對(duì)巖石強(qiáng)度有一定影響，本規(guī)程規(guī)定每秒0.5MPa~1.0MPa的加載速率與目前國內(nèi)外

。常用的加載速率一致。實(shí)際操作時(shí)可根據(jù)巖石軟硬程度選用，對(duì)于軟巖類巖石加載速率宜適當(dāng)降低。

5.3三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)

5.3.1巖石三軸壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)采用等側(cè)壓（），是三向應(yīng)力狀態(tài)下的一種特殊情況。

5.3.2西部水利水電工程建設(shè)面臨越來越多的高應(yīng)力巖石力學(xué)問題，需要研究高應(yīng)力狀態(tài)巖石強(qiáng)度非

σ2=σ3

線性特征。為此，本條增加了高地應(yīng)力條件下每組試件的數(shù)量不應(yīng)少于10個(gè)的規(guī)定。

5.3.6對(duì)試件采取防油措施，是避免油液滲入試件內(nèi)產(chǎn)生孔隙壓力，影響試驗(yàn)成果。

5.3.7高應(yīng)力條件下巖石強(qiáng)度曲線的非線性特征顯著，本條增加了采用莫爾-庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則分段擬合

的規(guī)定。

7

5.4抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

5.4.1劈裂法又稱巴西法，為間接拉伸法。其原理是沿試件直徑軸面方向施加一對(duì)線載荷，使試件沿

直徑軸面方向劈裂破壞，根據(jù)彈性力學(xué)理論計(jì)算巖石的抗拉強(qiáng)度。

5.4.2為便于成果分析，本條規(guī)定試件劈裂面的拉力方向應(yīng)與單軸抗壓強(qiáng)度試件的受力方向一致。

5.4.5墊條應(yīng)根據(jù)巖石軟硬程度選定，墊條的硬度應(yīng)與試件硬度匹配。墊條硬度過大，易產(chǎn)生貫入；

墊條硬度過低，墊條本身易變形，對(duì)試驗(yàn)成果會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

5.5直剪強(qiáng)度試驗(yàn)

5.5.1巖石直剪強(qiáng)度試驗(yàn)是巖石試件在不同的法向載荷下進(jìn)行直接剪切，根據(jù)庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則確定巖

石抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

5.5.2考慮到地質(zhì)鉆孔巖心通用尺寸，參照國標(biāo)GB/T50266規(guī)定的試件尺寸，對(duì)試件制備尺寸規(guī)定

進(jìn)行了修訂。

5.6點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)

5.6.1巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)是指將巖石試件置于點(diǎn)荷載試驗(yàn)儀上下兩個(gè)球端圓錐之間，施加集中載

荷直至試件破壞，測定巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)和各向異性指數(shù)的一種試驗(yàn)方法。該試驗(yàn)方法成本低廉，

操作方便，實(shí)用性強(qiáng)，可為巖石分級(jí)及按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算巖石的抗壓強(qiáng)度參數(shù)提供依據(jù)。

5.6.2本條對(duì)試件的只寸和形狀進(jìn)行了規(guī)定（圖4)。由于巖石含水狀態(tài)及各向異性特征對(duì)點(diǎn)荷載強(qiáng)度

試驗(yàn)成果影響甚大，故對(duì)不同含水狀態(tài)以及平行、垂直層面加載的試驗(yàn)必須分別進(jìn)行。為保證試驗(yàn)

成果精度，應(yīng)有一定的試件數(shù)量。國內(nèi)外的資料表明，對(duì)巖心試件的點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)，當(dāng)試件數(shù)量

大于10塊時(shí)，巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)Is趨于定值。本條規(guī)定了每組巖心試件數(shù)量不少于10塊。

5.6.6本條對(duì)試件的加載方式進(jìn)行了規(guī)定（圖4和圖5）。當(dāng)試件中存在層面時(shí)，加載方向應(yīng)分別平

行層面和垂直層面，以獲取各向異性巖石的最小和最大點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)。

(a)徑向試驗(yàn)；(b)軸向試驗(yàn)；(c)規(guī)則方塊試驗(yàn)；d)小規(guī)則塊體試驗(yàn)

圖4試樣尺寸、形狀和加載方向

8

圖5各向異性巖石試驗(yàn)的加載方向

5.6.8本條規(guī)定了有效試驗(yàn)的判定方法。當(dāng)破壞面未通過兩加載點(diǎn)時(shí)，認(rèn)為試驗(yàn)是無

效的(圖6)。

圖6無效試驗(yàn)破壞模式

5.6.9對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)試件，在計(jì)算點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)Is時(shí)，引入了等價(jià)巖心直徑De的概念，

并對(duì)徑向試驗(yàn)、軸向試驗(yàn)、方塊體和不規(guī)則塊體試件等價(jià)巖心直徑的計(jì)算作出了規(guī)定。對(duì)于徑向試

驗(yàn)，計(jì)算Is時(shí)所取的等價(jià)巖心的直徑De，即為兩加載點(diǎn)間的距離D。對(duì)于軸向試驗(yàn)、方塊體及不規(guī)

則塊體試驗(yàn)，Is的De則必須由計(jì)算確定。

5.6.10為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)，必須進(jìn)行尺寸修正。本條規(guī)定以加載點(diǎn)間距D=50mm的巖

心徑向試驗(yàn)所測定的Is作為標(biāo)準(zhǔn)值，表征為巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)Is(50)。凡兩加載點(diǎn)間距離不等于

50mm時(shí)，均應(yīng)予以修正。

關(guān)于修正指數(shù)m值的確定，國內(nèi)外對(duì)不同D或De值的試件所進(jìn)行的試驗(yàn)表明：m=2(1-n)，其

2

中n為logP-logDe關(guān)系曲線的斜率(圖7)。當(dāng)數(shù)據(jù)較少，不能繪制該圖時(shí)，可取，n=0.77~0.80，因

而一般取m=0.40~0.45。

2

圖7P～De的對(duì)數(shù)關(guān)系曲線

5.7斷裂韌度試驗(yàn)

5.7.1巖石的斷裂韌度表征了巖石阻止裂縫擴(kuò)展的能力，是巖石抵抗斷裂的力學(xué)指標(biāo)。

為了解巖石斷裂過程中裂縫的位移特征，加載過程中可同時(shí)進(jìn)行位移測量。

5.7.2采取的巖樣應(yīng)滿足試件數(shù)量和尺寸加工要求。為滿足V形切口頂角為90°士1°的要求，加

工V形切口時(shí)可采用V形切口切割的夾具(圖8)。用千分卡尺測量初始切口深度，作為計(jì)算采用的

切口深度a。對(duì)直切口試件，應(yīng)在試件厚度方向的兩側(cè)及中部測量初始切口深度，取其平均值。

9

圖8V形切口切割?yuàn)A具

1—金屬框架；2—緊固螺桿；3—水準(zhǔn)儀；4—試件；5—切口

5.7.4根據(jù)試件的堅(jiān)硬程度選用容量相適應(yīng)的材料試驗(yàn)機(jī)，以滿足試驗(yàn)精度的要求。進(jìn)行位移測量時(shí)，

宜采用剛性伺服試驗(yàn)機(jī)。三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)夾具的滾軸直徑不應(yīng)小于試件直徑的0.25倍。載荷傳感器、

位移傳感器、夾式引伸計(jì)和記錄系統(tǒng)為位移測量的必備儀器設(shè)備。載荷傳感器精度為滿量程的0.5%。

位移傳感器、夾式引伸計(jì)量程不宜大于1mm，精度為滿量程的0.1%。

5.7.6和Pe點(diǎn)的確定基于假設(shè)通過Pe的輔助線的橫坐標(biāo)上的位移恢復(fù)量與輔助線P1或的位移

''

恢復(fù)量相等(均為lR)。

?2?2

5.8巖石動(dòng)三軸試驗(yàn)

5.8.1水利水電工程的巖石地基、地下洞室、邊坡，在地震或其他動(dòng)荷載（頻率<10Hz）作用下的

動(dòng)力反應(yīng)分析和安全評(píng)價(jià)，需要進(jìn)行巖石的動(dòng)力參數(shù)測試。巖石動(dòng)三軸試驗(yàn)是在軸向與側(cè)向等壓或

不等壓條件下，通過施加軸向等幅周期循環(huán)荷載，測定應(yīng)力、應(yīng)變的變化，獲得巖石的動(dòng)力參數(shù)。

5.8.4巖石動(dòng)三軸試驗(yàn)所采用的動(dòng)三軸試驗(yàn)儀應(yīng)滿足有關(guān)儀器設(shè)備和基于測試目的所需激振能力的

基本要求。動(dòng)三軸試驗(yàn)儀的主機(jī)動(dòng)力加載系統(tǒng)宜具有按設(shè)定任意數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行激振的能力。

5.9巖石阻尼比試驗(yàn)

5.9.1阻尼是指任何振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)中，由于外界作用和/或系統(tǒng)本身固有的原因，引起的振動(dòng)幅度

逐漸下降的特征，是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的一個(gè)重要概念。阻尼比是指阻尼系統(tǒng)與臨界阻尼系數(shù)至比，用

以表達(dá)結(jié)構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)化后的阻尼大小。由于在巖體地震等動(dòng)力問題研究中，阻尼比是一個(gè)重要的力學(xué)

參數(shù)。目前在進(jìn)行巖體動(dòng)力問題力學(xué)分析時(shí)，因無實(shí)測數(shù)據(jù)，更多的是依賴假定或經(jīng)驗(yàn)。本規(guī)程推

薦采用巖石試驗(yàn)動(dòng)三軸應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈法及巖樣柱體懸臂梁自由振動(dòng)法，用以測試巖石阻尼比。當(dāng)

動(dòng)荷載作用下試件應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈曲線規(guī)整、面積較大時(shí)，宜采用動(dòng)三軸應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈法；當(dāng)無

側(cè)向壓力要求且試件堅(jiān)硬的條件下，宜采用懸臂梁自由振動(dòng)法測試巖石動(dòng)力參數(shù)。

5.9.7自由振動(dòng)法測定巖石阻尼比，即固定約束巖石試樣的一端，在試樣的另一端通過激振器施加

激振力，使得試樣自由振動(dòng)。由于阻尼作用，振動(dòng)的振幅越來越小，最后停止振動(dòng)，試驗(yàn)應(yīng)記錄振

幅隨時(shí)間的衰減全過程曲線。

5.9.9采用自由振動(dòng)法時(shí)，同時(shí)測試巖樣的應(yīng)變與加速度幅值衰減過程，選擇其中規(guī)律性較好的全

過程曲線，按下列公式計(jì)算巖石阻尼比：

1d2

lni=d

nnd2

in1-d（1）

10

由于2數(shù)值較小，上式可以簡化為：

d

1d2

lni=d2

nnd2d

in1-d（2）

式中

n

d

2（3）

11

6巖體變形試驗(yàn)

6.1承壓板法試驗(yàn)

6.1.3承壓板法巖體變形試驗(yàn)是通過剛性或柔性承壓板局部加載于半無限空間巖體表面，測量巖體變

形，按彈性理論公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。本條規(guī)定試驗(yàn)邊界條件近似滿足半無限體空間條件。

6.1.6為了縮短水泥漿養(yǎng)護(hù)時(shí)間，可在水泥漿中摻入適量的速凝劑，但水泥標(biāo)號(hào)不宜低于425號(hào)。鋪

墊的水泥漿中應(yīng)減少氣泡，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不宜少于7d。

采用疊置鋼墊板增大承壓板厚度的方式提高承壓板的剛度時(shí)，疊置厚度按下式計(jì)算:

2

6E1uf

3（）

hr24

Ef1u

式中h—承壓板疊置厚度，cm;

r—承壓板半徑，cm;

E—巖體彈性模量，MPa;

Ef—承壓板彈性模量，MPa;

μf—承壓板泊松比;

μ—巖體泊松比。

6.1.7孔口設(shè)置的千分表測量巖體變形應(yīng)與多點(diǎn)位移計(jì)測量值進(jìn)行比較。

雙枕法試驗(yàn)可采用兩個(gè)30cm×50cm矩形測力液壓枕。四枕法試驗(yàn)可采用四個(gè)40cm×40cm矩形

測力液壓枕，應(yīng)盡量減小液壓枕間縫隙寬度。

6.1.8為滿足測量系統(tǒng)剛度，可選用20號(hào)工字鋼作測量支架。測量表架的直徑不宜小于2cm，懸臂

長度不宜大于l0cm。

6.1.9本條規(guī)定控制環(huán)境溫度是避免溫度變化對(duì)變形測量成果精度產(chǎn)生影響。

6.1.10計(jì)算公式中巖體泊松比值為非實(shí)測值，應(yīng)根據(jù)其他試驗(yàn)成果或類比確定。柔性承壓板法變

形試驗(yàn)，當(dāng)測點(diǎn)位于液壓枕的角點(diǎn)時(shí)，巖體變形（彈性〉模量按式（5）計(jì)算。柔性承壓板中心孔法

變形試驗(yàn)，當(dāng)測孔位于液壓枕的角點(diǎn)時(shí)，巖體變形（彈性）模量按式（6）計(jì)算。

2

(1)pbb

E(ash1)bsh1（5）

Waa

(1)pab

E[(21)Ztg1

2WZa2b2Z2

（6）

bb

2(1)ash12(1)bsh1]

a2Z2b2Z2

12

式中：a、b—承壓面邊長，cm;

Z—測點(diǎn)深度，cm。

采用柔性雙枕法及四枕法時(shí)，可根據(jù)疊加原理按上列公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。

6.2狹縫法試驗(yàn)

6.2.2狹縫法又稱刻槽法，是通過埋設(shè)在巖體狹縫中的液壓枕對(duì)狹縫兩側(cè)巖體施加壓力，測量巖體

表面變形，并近似地按無限彈性平板中有限長狹縫加壓的平面應(yīng)力問題的解析解計(jì)算巖體變形參數(shù)。

本條規(guī)定狹縫法變形試驗(yàn)邊界條件近似滿足這一條件。

6.2.8試驗(yàn)過程中，當(dāng)狹縫兩端出現(xiàn)拉裂縫時(shí)，不能采用本條公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。

6.3單（雙）軸壓縮法試驗(yàn)

6.3.1單〈雙）軸壓縮法試驗(yàn)是通過在試點(diǎn)四周切開的狹槽內(nèi)埋入液壓枕對(duì)巖體施加壓力，測量試

體表面巖體變形，按彈性力學(xué)單向（或雙向）受壓公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。當(dāng)夾層、斷層帶和裂隙

密集帶能制備成試體且試體內(nèi)巖性勻一時(shí)，也可采用本試驗(yàn)方法。

6.3.2本條1款中，將原規(guī)程中起伏差小于試點(diǎn)邊長2，提高至1，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)。

6.4鉆孔徑向加壓法試驗(yàn)

6.4.1鉆孔徑向加壓法試驗(yàn)是通過放入鉆孔中的鉆孔膨脹計(jì)、鉆孔壓力計(jì)或鉆孔千斤頂，對(duì)鉆孔孔

壁施加徑向壓力，測量鉆孔巖體徑向變形，按彈性理論公式計(jì)算巖體變形參數(shù)。本試驗(yàn)適用范圍取

決于儀器類型和測試精度，如儀器測試精度達(dá)到0.001mm，可適用于堅(jiān)硬和較堅(jiān)硬巖體。

通過柔性加壓間接測量巖體徑向變形（通過測體積變化換算孔壁徑向變形）的儀器稱為鉆孔膨

脹計(jì)。柔性加壓直接測量巖體徑向變形的儀器稱為鉆孔壓力計(jì)。剛性加壓直接測量巖體徑向變形的

儀器稱為鉆孔千斤頂。

6.4.7本試驗(yàn)計(jì)算出的彈性模量是應(yīng)力-變形關(guān)系曲線直線段的斜率。變形模量是應(yīng)力-變形曲線預(yù)壓

點(diǎn)與工程應(yīng)力點(diǎn)連線的斜率，也稱割線模量。

6.5隧洞液壓枕徑向加壓法試驗(yàn)

6.5.1隧洞液壓枕徑向加壓法試驗(yàn)原理是依據(jù)彈性理論中文克爾假定。在工程實(shí)際應(yīng)用中，為方便

使用和利于比較，引入了單位抗力系數(shù)K0的概念。

6.5.2本條規(guī)定了試驗(yàn)應(yīng)滿足的邊界條件。

6.5.5在澆筑頂部混凝土?xí)r，要求與圍巖接觸密實(shí)。在有條件的情況下，可采用灌漿回填。

6.6隧洞水壓法試驗(yàn)

6.6.1隧洞水壓法試驗(yàn)與水工隧洞運(yùn)行具有力學(xué)上的相似性，受力面積大，能較為真實(shí)地反映建筑物

工作特性并能測定出巖體抗力系數(shù)。

13

6.6.5試驗(yàn)洞采用混凝土襯砌或涂抹柔性防滲層的方法是防止內(nèi)水外滲，避免內(nèi)水壓力向國巖內(nèi)傳

遞?？刂扑疁刈兓潜苊庥绊懺囼?yàn)成果精度。試驗(yàn)洞堵頭可參考采用塞形堵頭、球面堵頭等（圖9）。

圖9隧洞水壓法試驗(yàn)堵頭類型圖

(a)塞型堵頭；(b)球而堵頭；(c)凹而堵頭

14

7巖體強(qiáng)度試驗(yàn)

7.1混凝土與巖體接觸面直剪試驗(yàn)

7.1.1混凝土與巖體接觸面的抗剪強(qiáng)度，是指在外力作用下沿混凝土與巖體接觸面所具有的抵抗剪切

的能力。通過本試驗(yàn)可以獲得混凝土與巖體接觸面剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系特征和抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

沿接觸面剪斷試驗(yàn)稱為抗剪斷試驗(yàn)，剪斷以后仍沿剪斷面進(jìn)行直剪稱為抗剪試驗(yàn)，對(duì)試體不施

加法向載荷的直剪稱為抗切試驗(yàn)。

7.1.2巖體性質(zhì)和存在條件是復(fù)雜的，要求同組試驗(yàn)巖體的性狀完全相同難以做到，本條要求同組

試驗(yàn)巖體性狀基本相同以避免試驗(yàn)結(jié)果過于分散。試體基巖面下部若有較大裂隙通過，則抗剪強(qiáng)度

可能受該裂隙控制，試驗(yàn)結(jié)果反映的是裂隙的強(qiáng)度，而不是本試驗(yàn)要求的混凝士與巖體接觸面的強(qiáng)

度。

巖體是地質(zhì)體，裂隙切割破壞了巖體的完整性，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)反映裂隙的存在，即剪切面應(yīng)包含

一定數(shù)量的裂隙，故本條對(duì)剪切面規(guī)定了允許的最小尺寸。

試體間最小間距的規(guī)定是考慮到對(duì)一個(gè)試體進(jìn)行直剪試驗(yàn)時(shí)，若發(fā)生部分沿基巖的破壞而不會(huì)

影響相鄰試體，又能充分利用試驗(yàn)洞段。若試驗(yàn)場地允許或巖體裂隙發(fā)育，可適當(dāng)增大試體間距，

這也有利于加載系統(tǒng)和位移測量系統(tǒng)的安裝，改善試驗(yàn)條件。

7.1.5為便于工程設(shè)計(jì)采用試驗(yàn)成果，本條規(guī)定制備試體的混凝士應(yīng)采用工程設(shè)計(jì)所要求的混凝土配

合比和強(qiáng)度等級(jí)。從試驗(yàn)角度而言，為盡量少受不可預(yù)見因素的對(duì)試驗(yàn)成果的干擾，在處理混凝土

強(qiáng)度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間關(guān)系方面，不應(yīng)有各類添加劑等因素的影響。

在制備混凝土試體時(shí)，應(yīng)注意振搗和養(yǎng)護(hù)。本條所說的砂漿，是指從澆筑試體的混凝土中剔除

大骨料后的拌合料，用這種拌合料預(yù)先在基巖面上鋪墊一層，有利于混凝土與基巖面處接觸（膠結(jié)）

緊密。

7.1.6安裝加載系統(tǒng)時(shí)，使法向荷載與剪切荷載的合力作用點(diǎn)位于剪切面中心，是確保試驗(yàn)質(zhì)量的

重要環(huán)節(jié)。法向荷載中心線垂直剪切面并通過其中心，剪切載荷中心線與法向載荷中心線在剪切面

中心相交，可最大限度地改善剪切面上的受力條件，避免產(chǎn)生彎矩，使剪切面上的應(yīng)力分布比較均

勻。

7.1.7滾軸排安置在千斤頂?shù)撞?，便于法向加載系統(tǒng)安裝，有利于法向加載系統(tǒng)整體穩(wěn)定。安置在頂

部可使試驗(yàn)過程法向載荷中心始終處于剪切面中心，試驗(yàn)時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。

7.1.8從受力條件考慮，對(duì)直剪試驗(yàn)應(yīng)力要求滿足在剪切面上應(yīng)力均勻分布。平推法試驗(yàn)，最佳受

力條件是推力中心線通過剪切面，但這在制備試體和安裝時(shí)均較困難；推力中心線與剪切面的間距

過大，在施加推力時(shí)受力面上會(huì)產(chǎn)生過太的力矩。試驗(yàn)實(shí)踐表明按本條規(guī)定對(duì)推力中心線與剪切面

的問距所作的限制，在安裝技術(shù)上是可行的，也能滿足試驗(yàn)受力條件。

7.1.9直剪試驗(yàn)過程中，需要測量試體絕對(duì)位移時(shí)，測量支架的支點(diǎn)應(yīng)在試體受力的影響范圍以外，

宜放置在1.5倍試體邊長以外。

7.1.10混凝土強(qiáng)度是影響混凝土與巖體接觸面的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果的重要因素。試驗(yàn)前應(yīng)對(duì)預(yù)先制

備的混凝土試件進(jìn)行強(qiáng)度測定，以控制直剪試驗(yàn)的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。

7.1.11施加給每個(gè)試體的法向載荷宜為最大法向載荷的等分值，這有利于試驗(yàn)成果的整理。最大法向

15

載荷建議定為工程應(yīng)力的1.2倍。

試驗(yàn)采用快剪方法，剪切載荷分級(jí)施加，以時(shí)間控制。一個(gè)試體的最大剪切載荷值，可根據(jù)經(jīng)

驗(yàn)預(yù)估接觸面摩擦系數(shù)f、粘聚力C和施加于該試體上的最大法向載荷值來確定，也可按已有的試

驗(yàn)結(jié)果來確定。在施加剪切載荷過程中，當(dāng)剪切位移明顯增大時(shí)，宜適當(dāng)減小剪切載荷級(jí)差，增加

分級(jí)數(shù)。

7.1.12試驗(yàn)過程中所發(fā)生的各種現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)描述。試驗(yàn)結(jié)束后翻轉(zhuǎn)試體準(zhǔn)確測量剪切面積，詳

細(xì)描述破壞情況，這些資料有助于對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和破壞機(jī)理進(jìn)行分析。

7.1.13公式中的剪切面面積A，應(yīng)采用試驗(yàn)結(jié)束后翻轉(zhuǎn)試體測量的實(shí)際破壞面的面積。應(yīng)根據(jù)不同

的載荷方向，在試體的法向和切向荷載上，增減設(shè)備和試件的重量。剪切荷載Q應(yīng)計(jì)入滾軸排磨阻

力的影響。

在確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)時(shí)，根據(jù)剪切應(yīng)力τ與正應(yīng)力σ關(guān)系曲線，按庫倫表達(dá)式用作圖法或最小二

乘法，確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)的摩擦系數(shù)f和粘聚力C值。

7.2結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)

7.2.1結(jié)構(gòu)面是指巖體內(nèi)已開裂的和易開裂的面，如層面、軟弱夾層、節(jié)理、裂隙、片理、斷層等。

按結(jié)構(gòu)面膠結(jié)〈或充填〉物質(zhì)的性質(zhì)，通常又分為硬性結(jié)構(gòu)面和軟弱結(jié)構(gòu)面。硅質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)等

物質(zhì)膠結(jié)的或無充填的硬質(zhì)巖中的結(jié)構(gòu)面稱為硬性結(jié)構(gòu)面；泥質(zhì)、巖屑等充填或結(jié)構(gòu)面被軟化、泥

化的稱軟弱結(jié)構(gòu)面。

結(jié)構(gòu)面是巖體的弱面，?？刂乒こ處r體的穩(wěn)定，在評(píng)價(jià)和核算工程巖體穩(wěn)定性時(shí)，結(jié)構(gòu)面抗剪

強(qiáng)度參數(shù)是重耍的巖體力學(xué)參數(shù)。

7.2.2影響結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度的因素是多方面的，如結(jié)構(gòu)面充填物的性質(zhì)、厚度、含水狀態(tài)、兩側(cè)壁巖

石粗糙程度和堅(jiān)硬程度等。它們的存在條件有一定的隨機(jī)性，要求同組試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面性狀完全相同是

困難的，只能要求基本相同。

7.2.3當(dāng)需要對(duì)試體澆筑鋼筋混凝土保護(hù)套時(shí)，保護(hù)套應(yīng)與基巖完全脫離，立模時(shí)在模板下部沿試體

四周鋪設(shè)厚度與預(yù)定剪切縫寬度相同的木條，待混凝土初凝后再去掉。

結(jié)構(gòu)面性狀差且傾角較大時(shí)，在制備試體時(shí)應(yīng)防止試體滑移。

對(duì)于具有膨脹性軟弱結(jié)構(gòu)面，在制備體時(shí)，應(yīng)采取限制膨脹的措施。為避免試體浸水膨脹，應(yīng)

先施加法向荷載，再向下切割制備試體。

7.2.10在確定最大法向載荷時(shí)，對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)以不破壞充填物結(jié)構(gòu)（不被擠出）為限。若充填物

被擠出，就改變了軟弱結(jié)構(gòu)面的性狀。

對(duì)硬性結(jié)構(gòu)面和軟弱結(jié)構(gòu)面，在施加方向荷載時(shí)的位移穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和剪切時(shí)間載荷的時(shí)間控制均應(yīng)

區(qū)別對(duì)待。在快剪條件下，硬性結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度基本上不受穩(wěn)定時(shí)間長短的影響；軟弱結(jié)構(gòu)面受力

后變形大，變形完成較慢，法向和剪切載荷均應(yīng)緩慢施加。

7.3巖體直剪試驗(yàn)

7.3.1巖體中的結(jié)構(gòu)面是控制工程巖體穩(wěn)定的主要因素之一。在外力作用下，巖體中的實(shí)際破壞面

決定于應(yīng)力分布狀態(tài)，破壞面可能在結(jié)構(gòu)面上，也可能通過結(jié)構(gòu)面之間的巖體本身發(fā)生，即“巖橋”

16

問題。在進(jìn)行工程巖體穩(wěn)定性核算時(shí)，不僅需要結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)，也需要通過巖體直剪試驗(yàn)獲

取巖體本身抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

巖體直剪試驗(yàn)方法和混凝土與巖體接觸面直剪試驗(yàn)方法基本相同。條文說明同本規(guī)程7.1節(jié)。

7.4巖體三軸壓縮試驗(yàn)

7.4.1建筑物地基和地下洞室圍巖一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)，三向應(yīng)力狀態(tài)下的試驗(yàn)成果更符合工程

巖體實(shí)際。現(xiàn)場巖體三軸強(qiáng)度試驗(yàn)可采用在等側(cè)壓（σ2=σ3）或不等側(cè)壓(σ2≠σ3)應(yīng)力狀態(tài)下測定巖體

強(qiáng)度。

7.4.2作為地質(zhì)體的巖體，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)反映裂隙的存在，本條規(guī)定試體最小周邊尺寸，是為了使試體

包含一定數(shù)量的裂隙。若在原位進(jìn)行試驗(yàn)，制備試體可在開挖支洞時(shí)預(yù)留巖柱或采用抬高平洞底板，

在底板上鑿制試體。如加載設(shè)備容量足夠大，適當(dāng)加大試體尺寸是合適的。若利用平洞內(nèi)專門澆筑

的試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，則試體不宜過大，一般試體尺寸為30cm30cm～35cm35cm，以便于搬運(yùn)和

安裝。

試體高寬比的要求，實(shí)質(zhì)上是解決端部力學(xué)效應(yīng)使試體應(yīng)力分布均勻。本條要求試體高度不小

于2倍橫向邊長，可基本消除試體底部約束影響。

7.4.5先安裝側(cè)向加載設(shè)備并施加接觸壓力，隨后安裝軸向加載設(shè)備，可避免試體破損，這對(duì)裂隙

發(fā)育的試體尤其重要。

7.4.6傳力墊板與試體側(cè)面（和頂部〉之間存在的摩擦力，使得試體內(nèi)應(yīng)力分布復(fù)雜，應(yīng)采取措施盡

量減少這種摩擦力。本條推薦的方法在實(shí)踐中證明是有效的。

側(cè)向千斤頂安裝時(shí)應(yīng)注意對(duì)稱布置，以保證試體受力均勻，不產(chǎn)生致使試體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力矩。

側(cè)向千斤頂安裝時(shí)，其活塞伸出量應(yīng)不小于2cm，以保證試體受軸向載荷時(shí)便于橫向膨脹變形。

7.4.7在試驗(yàn)過程中，試體軸向發(fā)生較大的壓縮變形，活塞千斤頂在工作時(shí)能很好地適應(yīng)這種變形和

破壞。根據(jù)預(yù)計(jì)試驗(yàn)破壞極限選用容量相適應(yīng)的千斤頂，以滿足試驗(yàn)精度。試體較大、強(qiáng)度較高時(shí)，

可采用多個(gè)容量相等的千斤頂并聯(lián)同步施加軸向載荷。多個(gè)千斤頂應(yīng)對(duì)稱排列，合力通過試體中心，

不得產(chǎn)生偏心受壓。

7.4.9等側(cè)壓三軸試驗(yàn)時(shí)，同一組中各個(gè)試件應(yīng)采用不同的側(cè)向壓力。開始采用靜水壓力加載方法，

對(duì)側(cè)向和軸向載荷緩饅、同步地加至預(yù)定的側(cè)向載荷值（即σ1=σ2=σ3），然后保持側(cè)向壓力不變，繼

續(xù)施加軸向載荷，直至試體破壞。對(duì)某一個(gè)試體而言，試體破壞時(shí)的軸向載荷即為為該側(cè)向壓力下

的抗壓強(qiáng)度。

實(shí)際工程巖體多處于三向不等壓狀態(tài)。像邊坡和地下洞室開挖時(shí)，平行坡面走向或平行洞軸線

方向的應(yīng)力往往變化不明顯，平行坡面傾向或沿洞室環(huán)向的應(yīng)力往往明顯增加，垂直坡面方向或沿

洞徑向的應(yīng)力往往明顯減小。不等側(cè)壓三軸試驗(yàn)時(shí)，同一組中各個(gè)試件可采用同樣的中間主應(yīng)力，

給定不同小主應(yīng)力值，通過施加軸向應(yīng)力獲得巖體三軸破壞時(shí)的大主應(yīng)力。

7.4.11巖體三軸抗剪強(qiáng)度參數(shù)的確定，本條正文4、5款給出了兩種成果整理方法，便于比較分析，

一般情況下建議采用公式計(jì)算方法。

17

7.5巖體載荷試驗(yàn)

7.5.1本試驗(yàn)是在法向荷載作用下，測定巖體在半無限邊界條件下所能承受的極限載荷。很好、好

的巖體，強(qiáng)度及變形模量高，一般不存在由于承載能力不夠而引起工程巖體的穩(wěn)定問題，本規(guī)程規(guī)

定載荷試驗(yàn)適用于Ⅲ級(jí)以下（含Ⅲ級(jí)）的巖體。

7.5.2本條規(guī)定試驗(yàn)最小承壓面積，主要是考慮到加載設(shè)備容量不夠大的條件下，能保證巖體發(fā)生

破壞。若加載設(shè)備容量較大，巖體又較軟弱破碎，可適當(dāng)增加承壓面積。

7.5.4、7.5.5承壓板和測量系統(tǒng)的剛度應(yīng)予以足夠重視。承壓板的剛度與板的大小、厚度以及巖體

性質(zhì)有關(guān)。承壓板應(yīng)具有足夠的剛度，以避免在加載試驗(yàn)過程中承壓板發(fā)生翹曲和變形。承壓板可

采用整體式、疊加式或加肋式。

7.5.7巖體載荷試驗(yàn)應(yīng)確定的各特征點(diǎn)分別是比例極限點(diǎn)、屈服極限點(diǎn)和極限載荷點(diǎn)。與極限載荷點(diǎn)

對(duì)應(yīng)的壓力為極限承載力，是本試驗(yàn)所要測定的最重要的巖體強(qiáng)度參數(shù)，表征被測巖體所能承受的

最大承載能力。屈服極限點(diǎn)在壓力與變形關(guān)系曲線上往往不易判斷，這時(shí)就需要借助其他試驗(yàn)資料。

根據(jù)板外測表，加載開始板外巖面下沉，隨著載荷增加，板外巖面由下沉轉(zhuǎn)為上抬，此轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)

于關(guān)系曲線上的屈服極限點(diǎn)。由于板外各測表所測變形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生時(shí)間常不一致，此時(shí)通常根據(jù)

較晚發(fā)生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)來判斷。破壞極限點(diǎn)可根據(jù)承壓板周圍巖面出現(xiàn)第一條徑向裂縫來判斷。

試驗(yàn)加載過程中，當(dāng)出現(xiàn)本條正文1～3款情況之一時(shí)，均表明巖體已破壞。此時(shí)，單位面積的

載荷值即為巖體極限承載力。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，巖體的極限承載力一般要比工程設(shè)計(jì)壓力要高出很多。從工程安全角度以及試驗(yàn)技術(shù)

的發(fā)展，試驗(yàn)過程中，因設(shè)備出力不夠，但巖體仍未能達(dá)到破壞，試驗(yàn)載荷修訂為達(dá)到工程設(shè)計(jì)壓

力的3倍，這與一般巖體工程基礎(chǔ)承載安全系數(shù)取值相當(dāng)。

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8蠕變?cè)囼?yàn)

8.1巖石單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

8.1.1巖石單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)測定巖石在恒定荷載作用下變形隨時(shí)間變化的規(guī)律。巖石蠕變一般包括

三個(gè)階段：衰減階段、穩(wěn)定蠕變階段以及加速蠕變階段。當(dāng)巖石所受應(yīng)力小于某一臨界應(yīng)力值時(shí)，

蠕變趨于穩(wěn)定，巖石不會(huì)發(fā)生破壞。當(dāng)巖石所受應(yīng)力大于這一臨界應(yīng)力值時(shí)，巖石經(jīng)歷蠕變最后發(fā)

展至蠕變破壞。這一臨界應(yīng)力值稱為長期強(qiáng)度值（亦稱第三屈服值）。

8.1.6巖石蠕變?cè)囼?yàn)加載方式可分為單級(jí)加載和分級(jí)增量加載兩種。單級(jí)加載方式是指對(duì)同一組多個(gè)

巖樣分別施加不同的軸向應(yīng)力，單個(gè)巖樣只施加單級(jí)應(yīng)力。分級(jí)增量加載是指對(duì)同一組多個(gè)巖樣上

逐級(jí)施加相同的應(yīng)力，單個(gè)巖樣逐級(jí)施加不同的應(yīng)力（圖10）。

(a)單級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)曲線（多個(gè)巖樣）(b)分級(jí)增量加載蠕變?cè)囼?yàn)曲線（單個(gè)巖樣）

圖10單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)中的單級(jí)加載和分級(jí)加載方式

8.1.7軟巖的蠕變變形相對(duì)較大，考慮到變形引伸計(jì)零漂一般為10με，規(guī)定蠕變穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)24h內(nèi)

應(yīng)變變化不大于10με；較硬巖及堅(jiān)硬巖蠕變變形相對(duì)較小，變形測量要求精度更高，規(guī)定24h內(nèi)

應(yīng)變變化不大于5με。

8.1.8對(duì)于分級(jí)增量加載方式的蠕變?cè)囼?yàn)，整理試驗(yàn)成果時(shí)，某一級(jí)應(yīng)力下的瞬時(shí)變形和蠕變變形

應(yīng)考慮前一級(jí)應(yīng)力的影響，可按線性疊加原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即在過去某時(shí)刻t加上的荷載到任一

時(shí)刻t引起的變形等于每個(gè)互不相干的荷載到時(shí)刻t引起變形的總和。

8.2巖石三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

8.2.1巖石三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)?zāi)康氖菧y試巖石在等側(cè)向壓力(σ2＝σ3)狀態(tài)下巖石受軸向應(yīng)力作用

時(shí)的蠕變力學(xué)行為。

8.2.4巖石蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備所施加載荷的長期穩(wěn)定性及試驗(yàn)環(huán)境是巖石蠕變?cè)囼?yàn)的關(guān)鍵。室內(nèi)巖石蠕變

試驗(yàn)的試件尺寸小，應(yīng)變量值小，測試時(shí)間長，巖石蠕變?cè)囼?yàn)設(shè)備及試驗(yàn)環(huán)境要求更高。長江科學(xué)

院與長春市朝陽試驗(yàn)儀器有限公司研制的TLW-2000型巖石三軸蠕變?cè)囼?yàn)儀首次在巖石蠕變?cè)囼?yàn)中

采用電動(dòng)滾軸絲杠技術(shù)應(yīng)用于蠕變?cè)囼?yàn)穩(wěn)壓控制，相對(duì)傳統(tǒng)的氣-液穩(wěn)壓系統(tǒng)，蠕變?cè)囼?yàn)壓力可大幅

提高，并有停電保護(hù)功能。該三軸蠕變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)，圍壓可達(dá)40MPa，軸壓2000kN。變形測量采用位

移引伸計(jì)，軸向位移量程0～8mm，徑向位移量程0～2mm，位移計(jì)相對(duì)誤差在0.5之間。

8.3承壓板法蠕變?cè)囼?yàn)

8.3.1在承壓板變形試驗(yàn)方法基礎(chǔ)上增加穩(wěn)壓裝置后，常規(guī)承壓板變形試驗(yàn)方法都可用于開展巖體

19

承壓板法蠕變?cè)囼?yàn)。與本規(guī)程6.1節(jié)承壓板法載荷實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)，分別有剛性承壓板法蠕變?cè)囼?yàn)

和柔性承壓板法蠕變?cè)囼?yàn)。承壓板法蠕變?cè)囼?yàn)的穩(wěn)壓裝置可根據(jù)承壓板法試驗(yàn)壓力情況，選用合適

的穩(wěn)壓技術(shù)。一般情況，在數(shù)個(gè)兆帕壓力以內(nèi)，可采用氣-液穩(wěn)壓技術(shù)；對(duì)于10個(gè)兆帕壓力以上的

蠕變?cè)囼?yàn)問題，可選用電動(dòng)滾軸絲杠穩(wěn)壓技術(shù)。

8.3.8蠕變?cè)囼?yàn)加載方式可分為單級(jí)加載試驗(yàn)、分級(jí)增量加載試驗(yàn)、分級(jí)循環(huán)加載試驗(yàn)三種(圖11)。

單級(jí)加載試驗(yàn)是對(duì)試點(diǎn)在級(jí)壓力P1下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)完成后，直接卸載（圖11（a））。分級(jí)增

量加載試驗(yàn)是將試點(diǎn)壓力分若干級(jí)，對(duì)每級(jí)荷載下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)后，直接加下一級(jí)荷載進(jìn)行蠕變?cè)?/p>

驗(yàn)（圖11（b））。分級(jí)循環(huán)加載試驗(yàn)是將將試點(diǎn)壓力分成若干級(jí)分別施加，每級(jí)荷載蠕變?cè)囼?yàn)完成

后，卸載某級(jí)應(yīng)力水平（如P=0）,然后在下一級(jí)載荷條件下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)（圖11（c））。

wP1

P

=

0

ot

(a)單級(jí)加載蠕變?cè)囼?yàn)

wP3

P2

P1

P

=

0

ot

(a)分級(jí)增量加載蠕變?cè)囼?yàn)

wP3

P2

P1

P

=

0

P

=

0

P

=

0

ot

(b)分級(jí)循環(huán)加載蠕變?cè)囼?yàn)

圖11承壓板蠕變加載方式示意圖

8.3.10基于巖體典型的巖體流變本構(gòu)模型，根據(jù)粘彈性與彈性相應(yīng)性原理建立蠕變方程，以蠕變方

程擬合變形W與時(shí)間t關(guān)系曲線，優(yōu)化巖體蠕變本構(gòu)模型以及模型參數(shù)。

20

8.4結(jié)構(gòu)面直剪蠕變?cè)囼?yàn)

8.4.1結(jié)構(gòu)面直剪蠕變?cè)囼?yàn)在恒定的法向載荷和剪切載荷長時(shí)間作用下測定結(jié)構(gòu)面的長期抗剪強(qiáng)度

的一種結(jié)構(gòu)面直剪試驗(yàn)。

8.4.2試驗(yàn)要求在恒定溫度、恒定濕度條件下進(jìn)行。為滿足這一試驗(yàn)條件，本規(guī)程要求開挖專門的試

驗(yàn)支洞和設(shè)置隔溫裝置。

該實(shí)驗(yàn)宜采用平推法，從而能在施加剪切和法向荷載時(shí)，相互不干擾，剪切面上受力簡單明確，

試驗(yàn)過程中補(bǔ)壓時(shí)易操作。

8.4.8結(jié)構(gòu)面在恒定剪切載荷作用下，剪切位移隨時(shí)間不斷增加，這一現(xiàn)象稱為剪切蠕變。剪切載

荷不大時(shí)，發(fā)生的蠕變位移在卸載后可全部或部分恢復(fù)；剪切載荷達(dá)到某一值時(shí)，剪切位移明顯增

加，由減速蠕變發(fā)展到等速蠕變和加速蠕變最終達(dá)到破壞。

結(jié)構(gòu)面直剪蠕變?cè)囼?yàn)就是尋求在某一恒定法向載荷作用下，由衰減蠕變過渡到加速蠕變的臨界

剪切載荷。這就要求剪切載荷分級(jí)施加，荷載高時(shí)適當(dāng)減小級(jí)差。當(dāng)剪切位移明顯增大時(shí)，應(yīng)減小

原來預(yù)計(jì)的級(jí)差，并加密測讀時(shí)間。變形測讀間隔宜根據(jù)加載完成后的蠕變變形速率確定，當(dāng)蠕變

變形速率較快時(shí)，應(yīng)減小讀數(shù)時(shí)間間隔加密讀數(shù)，當(dāng)變形速率變緩時(shí)，可延長讀數(shù)時(shí)間間隔。

8.4.10本試驗(yàn)成果整理需要確定結(jié)構(gòu)面剪切長期強(qiáng)度τ∞。要準(zhǔn)確確定結(jié)構(gòu)面的長期強(qiáng)度往往是困

難的，根據(jù)多年的試驗(yàn)實(shí)踐推薦采用等時(shí)簇曲線確定長期強(qiáng)度的方法。原規(guī)程中建議在某級(jí)剪切載

荷下，當(dāng)剪切位移u與時(shí)間t關(guān)系曲線發(fā)生由等速蠕變轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偃渥?，出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)(A)時(shí)，該級(jí)剪

切載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值即為τ∞。該方法物理意義不明確，本次修訂不再推薦此方法。

8.5巖體三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)

8.5.1巖體三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)是在現(xiàn)場巖體三軸壓縮試驗(yàn)裝置條件下，通過增加側(cè)向和軸向壓力穩(wěn)壓

裝置，在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)圍壓和軸壓恒定條件下得巖體蠕變力學(xué)試驗(yàn)?；谌S條件下的巖體蠕變?cè)囼?yàn)，

可測得巖體三軸應(yīng)力條件下的長期三軸壓縮蠕變強(qiáng)度和長期巖體抗剪強(qiáng)度參數(shù)。

8.5.5巖體三軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)的側(cè)向和軸向穩(wěn)壓裝置可分別對(duì)兩對(duì)側(cè)向壓力和軸向壓力分別穩(wěn)壓，通

常利用電動(dòng)滾軸絲杠控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

8.5.9本規(guī)程規(guī)定巖體三軸蠕變?cè)囼?yàn)是在等側(cè)向壓力條件下進(jìn)行。實(shí)際上，巖體三軸試驗(yàn)裝置的三

個(gè)方向壓力是獨(dú)立施加和控制的，可結(jié)合實(shí)際工程需要也可開展三向不等壓條件下的巖體三軸壓縮

蠕變?cè)囼?yàn)。

巖體三軸蠕變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)中，壓力控制和變形測試通常采用自動(dòng)控制和采集的方式。變形測讀可

自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，本條對(duì)變形測度時(shí)間間隔按24h內(nèi)和24h以后，分別按不同的測度頻次進(jìn)行，也可

根據(jù)需要調(diào)整。

21

9巖體應(yīng)力測試

9.1孔壁應(yīng)變法測試

9.1.1孔壁應(yīng)變法又稱鉆孔三向應(yīng)變計(jì)法，是利用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，測量套鉆解除后鉆孔孔

壁應(yīng)變，根據(jù)彈性理論求解巖體內(nèi)的三維應(yīng)力狀態(tài)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是在一個(gè)鉆孔內(nèi)一次成功的

測試，即可確定巖體的三維應(yīng)力狀態(tài)。

孔壁應(yīng)變法測試按其應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)和適用環(huán)境分為直粘式孔壁應(yīng)變法和空心包體式孔壁應(yīng)變法兩

類。直貼式孔壁應(yīng)變片法即是在孔壁應(yīng)變片測試過程中，因應(yīng)變片直接與鉆孔孔壁接觸，包括淺孔

孔壁應(yīng)變法及深孔水下孔壁應(yīng)變法等測試方法；空心包體式孔壁應(yīng)變法即是將應(yīng)變?cè)搭A(yù)定結(jié)構(gòu)

先澆注在環(huán)氧樹脂類空心包體中，在通過環(huán)氧樹脂膠液將其與鉆孔孔壁膠結(jié)，最后解除，包括淺孔

空心包體孔壁應(yīng)變法及深孔水下空心包體孔壁應(yīng)變法。

9.1.2在地下洞室進(jìn)行巖體初始應(yīng)力狀態(tài)測試時(shí)，測點(diǎn)深度應(yīng)超過應(yīng)力擾動(dòng)影響區(qū)，規(guī)定測點(diǎn)深度應(yīng)

大于洞室斷面最大尺寸的2倍。

為保證測試成果的可靠性，需在同一鉆孔中同一測段附近連續(xù)進(jìn)行數(shù)次測試，并保證至少兩個(gè)

有效測點(diǎn)。

9.1.3測點(diǎn)區(qū)高應(yīng)力現(xiàn)象是指巖體中因地應(yīng)力集中產(chǎn)生的鉆孔巖心餅化、巷道變形、剝落、巖爆及基

坑開挖產(chǎn)生的位錯(cuò)等。

9.1.4孔壁應(yīng)變計(jì)應(yīng)根據(jù)工程要求、使用環(huán)境及測試方法選用。淺孔直粘式孔壁應(yīng)變計(jì)中的淺孔孔

壁應(yīng)變法測試可以進(jìn)行應(yīng)變解除全過程測試，要求孔壁干燥，故適用于地下水位以上完整、較完整

細(xì)粒結(jié)構(gòu)的巖體。

對(duì)深孔直貼式孔壁應(yīng)變計(jì)法，因該方法只需測度鉆孔應(yīng)力解除前后的應(yīng)變片讀數(shù)，通過采用特

殊的水下粘結(jié)劑及粘貼工藝，可在水下孔壁上粘貼電阻片，適用于有水的完整、較完整的巖體。目

前該法測試深度國內(nèi)也達(dá)到365m。

空心包體式孔壁應(yīng)變計(jì)，是將應(yīng)變計(jì)的應(yīng)變片粘貼在一預(yù)制的薄環(huán)氧樹脂圓筒上，再包裹一層

環(huán)氧樹脂制成，適用于完整、較完整的巖體。

9.1.5對(duì)中心測試孔的要求，直粘式孔壁應(yīng)變計(jì)及空心包體式孔壁應(yīng)變計(jì)對(duì)中心測試孔徑要求為測試

元件標(biāo)準(zhǔn)外徑（孔壁應(yīng)變計(jì)為φ36mm）加上0.2mm～0.7mm，過大和過小都將影響安裝。

9.2孔徑變形法測試

9.2.1孔徑變形法測試包括四分向鋼環(huán)式鉆孔變形計(jì)和壓磁應(yīng)力計(jì)測試和測試兩種方法。它是在鉆

孔預(yù)定孔深處安放四分向鋼環(huán)式鉆孔變形計(jì)或壓磁應(yīng)力計(jì)或，然后套鉆解除，測量解除前后的變形

或應(yīng)變差值，按彈性理論建立的孔徑變化與應(yīng)力之間的關(guān)系式，計(jì)算出巖體中鉆孔橫截面上的平面

應(yīng)力狀態(tài)。

9.2.2當(dāng)需要通過孔徑變形法測試獲得巖體的空間應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，可采用三孔交匯測試方法，采用兩兩

正交的三個(gè)鉆孔，其中一個(gè)鉆孔宜為鉛直鉆孔。

9.2.4本條列出了測試所需的主要儀器設(shè)備。

孔徑變形計(jì)。四分向鋼環(huán)式鉆孔變形計(jì)是孔徑變形測試的一種元件?？讖阶冃蔚臏y量元件，可

以歸納為電阻片、鋼弦、電感元件三類。目前，國內(nèi)以電阻片作為測量元件應(yīng)用較為廣泛，它是在

元件內(nèi)部安裝四個(gè)預(yù)先粘貼好電阻片的彈性鋼環(huán)，當(dāng)觸頭受力后鋼環(huán)變形，通過電阻應(yīng)變儀測量鋼

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環(huán)的應(yīng)變，根據(jù)率定曲線換算成鉆孔直徑的變化。這種元件具有防水性好、適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡便、

能測量解除應(yīng)變的全過程、并能重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是在單孔內(nèi)只能測求平面應(yīng)力，若需測量巖

體三向應(yīng)力時(shí)，則必須布置交會(huì)于某點(diǎn)的三個(gè)鉆孔。

孔徑變形計(jì)靈敏度計(jì)算。用同樣的元件在不同的巖石和不同的應(yīng)力狀態(tài)下測量巖體應(yīng)力的靈敏

度是不一樣的。假定在E=50GPaMPa的巖石上，處于平面應(yīng)力狀態(tài)下，σ1=σ2，以應(yīng)力變化為0.1MPa、

鉆孔直徑為移φ36mm時(shí)其直徑變化作為靈敏度設(shè)計(jì)的根據(jù)。計(jì)算公式如下:

2D20.136

d=1.4410-（4mm)

E50103

如果巖體彈性模量低，在設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)降低靈敏度。

孔徑變形計(jì)的應(yīng)變鋼環(huán)設(shè)計(jì)。用電阻片法測量鉆孔直徑變化，必須通過傳感器將位移量變化值

轉(zhuǎn)換為電量變化值。常用的應(yīng)變鋼環(huán)有圓形環(huán)、C形環(huán)以及非環(huán)式的懸臂梁三種。

壓磁應(yīng)力計(jì)。壓磁應(yīng)力計(jì)由三個(gè)互成60°的元件組成。元件是根據(jù)壓磁原理設(shè)計(jì)的，其感應(yīng)部位

是一個(gè)鐵鎳合金心軸的自感線圈。如果沿著