岩体原位测试

岩体力学原位测试

目录

前 言 ................................................................................................ Ⅱ 第一章 岩体变形试验 ................................................................... - 1 - 第二章 岩体强度试验 ................................................................. - 11 - 第三章 岩石点荷载强度试验 ..................................................... - 25 - 第四章 岩体声波探测 ................................................................. - 32 - 第五章 回弹仪测岩体抗压强度 ................................................. - 46 - 第六章 地下硐室的围岩分类 ..................................................... - 53 - 地七章 地下硐室工程地质展示图 ............................................. - 60 - 第八章 围岩的收敛变形试验………………………………… - -

第九章 路基沉降观测试验…………………………………… - 67 -

结 束 语 ....................................................................................... - 70 - 附 录 1 ................................................................ 错误!未定义书签。

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前 言

本次实习针对岩石岩体的工程地质特征，岩体（石）基本力学性质及地下开挖工程中岩体力学问题进行验证和试验探索。目的是巩固加深理解课堂上所学知识，培养运用理论知识解决实践问题的能力；掌握实践工作的方法，如勘察、地质调查、测绘等的方法；培养在实践中分析问题、解决问题的综合能力。

本次实习从2011年7月27日开始到8月11日结束，为期16天，实习地点是位于风景秀丽的长春市净月潭森林公园附近的吉林大学岩体力学实习基地，参加人员有吉林大学建设工程学院2008级岩土工程、隧道工程、工程地质专业学生。

本次实习进行的主要试验及项目有：岩体变形试验、岩体强度试验、岩石点荷载强度试验、岩体声波探测（硐室围岩松动圈的声波测试、声波测井、围岩分类的声波测试）、利用回弹仪测定岩石强度试验、硐室的工程地质展示图、围岩的收敛变形试验、路基沉降观测试验等9项内容。各项试验的技术和方法与实际工程相似,对毕业后工作具有很大的帮助。

编者 2011年8月12日

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第一章 岩体变形试验

一．实验目的

岩体变形试验是测定岩体在一定的荷载作用下变形特性指标而进行的岩体现场试验。通过试验测定岩体的变形模量（E0）、弹性模量（Ee）及变形系数（D）等岩石工程中不可缺少的岩体力学参数。岩体中由于各种结构面的发育和分布，使其变形性质远比岩石的变形复杂得多，因而岩体的变形不能由岩石的变形所代替，必须通过岩体变形试验测定其变形指标，进而研究岩体的变形规律。 二．基本原理

刚性承压板法是通过刚性承压板，施力于无限空间的岩体表表面，测量岩体变形的一种方法。该方法首先将岩体假设为均质、连续、各向同性的弹性体。然后按照弹性理论中的布西涅斯克课题计算变形模量及弹性模量：

E0(Ee)(12)Pd4W0(We)

式中：E0为岩体变形模量，Ee为岩体弹性模量；（MPa）

W0为岩体的总变形，We为岩体的弹性变形；（mm） P按承压板单位面积计算的压力；（MPa） μ为岩体的泊松比，d为承压板的直径；（mm）。

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三．仪器设备

如图1-1共分为三部分：加压系统、传力系统、测试系统:

总线口静载测试仪中继器控载口位移传油控载箱泵单向阀千斤顶感器

图1-1 测试仪器与设备安装

1—反力座；2—垫板；3—传力柱；4—千斤顶；5—高压

1. 加压系统：双油路千斤顶1台；电动液压油泵1台；高压及其接头若干

2. 传力系统：刚性承压板：采用直径为50.45cm、面积为2000cm、厚度为3cm的圆形钢板；垫板：3cm厚直径不等的圆形钢板若干，作为辅助承压板，用作传递压力；传力柱：作传递压力用，需足够的刚度和强度，长度为10—50cm不等；砂：当没有合适的传力柱的垫板时作传力用。

3. 测试系统：试验采用武汉岩海公司研制的RS-JYB桩基静载荷测

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试分析系统。包括：RS-JYB主机1台、中继器1台、控制箱（控制电动油泵）1台、位移传感器8只、压力传感器1只、油路接口1套、连线若干、软件1套。 四．试验步骤 1. 准备工作 试点准备

1).试点岩体受力方向应与工程岩体实际受力方向一致； 2).试点的边界条件应满足下列条件：承压板边缘至洞壁的距离不小于承压板直径的1.5倍；相邻试点承压板边缘之间的距离应大于承压板直径的3倍；承压板边缘距洞口或掌子面的距离应大于承压板直径的2倍；试点表面以下在承压板直径的3.0—3.5倍范围内的岩体岩性相同；

3).试点范围内受扰动的岩体应尽可能清除干净，清除的深度视岩体受扰动的程度而定；

4).放置承压板处的岩体表面宜加凿平，岩面的起伏差一般不超过5mm，当岩体破碎而达不到要求时，应用砂浆填平，承压板以外的岩体表面一般只要求大致平整，没有松动岩块或碎石即可； 5).试点的顶板或后座的范围，一般应不小于30×30cm的面积为宜，反力座表面应与试点表面平行，并要求表面平整； 6).冲洗试点表面，对试点进行编号，必要时进行描述或拍照。 2. 安装传力系统

1).清洗试点岩体表面，铺一层水泥浆，放上刚性承压板，轻击承

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压板，挤出多余水泥浆，并使承压板平行于试点表面； 2).在承压板上放置千斤顶，加荷中心应与承压板中心重合； 3).在千斤顶上依次安装垫板、传力柱、垫板；

4).安装完毕后，可走去千斤顶稍加压力，使两端承压板与试点表面及反力座表面紧密接触，以防止传力柱晃动或倾倒； 5).应使整个系统所有部件中心，保持在同一轴线上并与加压方一致；

6). 应保证系统具有足够的刚度和强度。 3. 布置测量系统

1）首先在试点两侧平行于洞轴线方向各安放测表支架1根，支撑形式以简支梁为宜，跨度大小满足边界条件又具有足够的刚度为准。所谓测杆支架的边界条件，是指支架支点与承压板边缘之间的距离不小于承压板直径的1.5倍；

2)在支架上通过磁性表座在承压板上对称布置四个位移传感器或测表，测表安放要求如下： a.要求测表表腿与承压板表面垂直。 b.表腿伸缩自如，避免夹紧或松动。

c.根据岩体的变形位移方向，留有足够的位移量，尽量避免在测试过程中调整。

d.测表安装位置适当，便于看表读数。

e.磁性表座支杆悬臂应尽可能缩短，以保证支杆有足够的刚度。

2. 确定加荷方式及加荷等级

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本次实习根据液压千斤顶率定曲线、刚性承压板面积并考虑到受压岩石的强度，确定最大荷载值为200 KN，试验分为四级循环加荷：即：50KN、100KN、150KN、200KN，各级循环荷载的具体压力设计如下：

第一级：0，25，50，25，5 （KN）

第二级：5、25、50、75、100、75、50、5 （KN） 第三级：5、50、75、100、125、150、125、100、50、5 （KN） 第四级：5、50、100、125、150、175、200、175、150、100、

50、0 （KN）

其中：25、75、125、175（KN）为加荷控制点，是为了提高试验精度而设立的；第一、二、三级循环卸荷不回零是出于安全考虑，防止传力柱倾倒、顶板钢板滑塌,避免造成人身伤害。 3. 变形稳定标准

以一定时间间隔变形相对变化为标准。在逐级一次循环加荷试验中，加荷后立即测读各点的变形量，并计算平均值，然后每隔5分钟测读一次变形量。各级压力下的变形稳定值标准为：相邻两次变形读数之差ΔW0与该级压力下第一次变形读数与前一级压力下最后一次变形读数之差W0的比值小于5%（ΔW0/W0＜5%）时，即可认为该级荷载下的变形稳定，继续施加下一级荷载。

RS-JYB系统是以一定时间内变形的绝对变化值为标准，本次试验中每间隔5分钟读一次数，相邻两次变形读数之差不超过0.1mm，则视变形稳定。

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五．试验记录

试验中所得数据见（表1-1）

表1-1 岩体变形承压板法实验记录表 工程名称 试点位置 试点编号 循环荷载压次力(KN) 数 一级 25/25 50/49 25/23 二级 三级 5 6 压力试点应表读力数(MPa) (格) 0.125 0.245 0.115 0.03 25 49 23 6 6 23 49 75 98 73 52 6 6 49 74 98 123 试点岩性 2承压板面积：2000cm 测试方式：半自动 变形读数（mm 读数时△间Wo(m1 2 3 4 平均 （min） m) 0.23 0.19 0.21 0.58 0.47 0.46 0.57 0.44 0.45 0. 0.42 0.46 0. 0.56 0.61 0.77 0.92 0.42 0.43 0.49 0. 0.77 0.46 0.46 0.49 0.61 0.71 0.21 0.21 0.5 0.29 -0.00.49 1 -0.00.47 2 0.47 0.48 0.53 0.67 0.8 0.47 0.01 0.05 0.14 0.13 -0.00.78 2 -0.00.76 2 -0.00.67 9 0.67 0.7 0.73 0.83 0.9 0.67 0.03 0.03 0.1 0.07 0 备注 5 6 0.03 25/23 0.115 50/49 0.245 75/75 0.375 100/98 0.49 75/73 50/52 5 6 0.365 0.26 0.03 0.86 0.77 0.71 0.83 0.74 0.69 0.72 0.63 0.68 0.72 0.8 0.9 0.94 1.03 0.62 0.67 0.76 0.81 0.88 0.68 0.63 0.7 0.74 0.79 5 6 0.03 50/49 0.245 75/74 0.37 100/98 0.49 125/120.615 - 6 -

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3 150/14 8 125/12 6 100/10 2 四级 50/52 5 6 5 6 50/48 100/99 125/123 150/149 175/173 200/199 175/173 150/151 100/103 50/52 5 7 0.74 0.63 0.51 0.26 0.03 0.03 0.24 0.495 0.615 0.745 0.865 0.995 0.865 0.755 0.515 0.26 0.035 148 126 102 52 6 6 48 99 123 149 173 199 173 151 103 52 7 1.12 0.98 0.86 1.11 0.97 0.85 1.11 0.96 0.85 1.03 0. 0.82 0.84 0.75 0.81 0.85 0.76 0.81 0.78 0.87 0.8 1.05 0.92 0.8 1.11 0.98 0.85 1.15 1.02 0.87 1.19 1.07 0.91 1.28 1.14 0.95 1.29 1.14 0.96 1.28 1.14 0.96 1.22 1.08 0.93 1.09 1.01 0.91 0.96 0.84 0.9 0.98 0.08 0.98 0.97 0 -0.01 -0.00.91 6 0.81 -0.1 0.81 0.81 0.82 0.01 0.92 0.1 0.98 0.06 1.01 0.03 1.06 0.05 1.13 0.07 1.13 1.13 1.08 0 0 -0.05 -0.01.01 7 -0.10.9 1 试验人员：A 组 记录：李顺 审核：孟繁荣 测试日期：2011年7月28 日

六．试验成果整理 1.

绘制曲线

根据试验数据整理，绘制出岩体变形曲线，如下图1-2：

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图1-2 逐级循环 P-W0曲线

2. 参数计算

按下式计算变形模量（E0）、弹性模量（Ee）及变形系数（D）：

E0(Ee)(12)Pd4W0(We)

D=WpW0

取岩石泊松比为0.25，将各级荷载下岩体的变形模量、弹性模量及变形系数列表如下：

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表1-2 岩体的变形指标

参数 荷载 P1 Wo(mm) We(mm) Wp(mm) Ee(Mpa) Eo(Mpa) D 0.245 P2 0.5 0.03 0.47 3036.58 182.19 0.94 0.8 0.13 0.67 1401.50 227.74 0.84 0.490 P3 0.98 0.17 0.81 1618. 280.77 0.83 0.740 P4 1.13 0.23 0.9 1608.55 327.40 0.80 0.995 3.分析曲线类型及变形机理

岩体变形曲线通常分为4种类型，即：直线型、上弯型、下弯型和S型，根据荷载曲线形状，还可以进一步分为几种亚类。不同的变形曲线类型反映出不同的变形机理及变形本质，从而可分析岩体的地质特征，如岩层组合、岩体结构、风化状态、含水状态、构造特征等。

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本次实验所得曲线为上弯型（如图1-3所示），弹性变形较小，塑性变形较大，在压力作用下首先是节理裂隙的压密变形，这一过程中岩体的变形量较大，曲线斜率较缓，卸荷后有较大的塑性变形。当结构面被压密后，岩体转变为由岩石材料变形为主，岩体刚度增大，曲线斜率变陡。每一级加压曲线斜率随加压、卸压循环次数增加而逐渐增大，各级卸荷曲线较陡，在加荷后变形大部分不能恢复。每一级加压、卸压的变形系数D随加压、卸压循环次数增加而变小，表明结构面的塑性变形在总变形中占的比重在减小，岩体中的弹性变形在增大。

曲线表明，岩体中解理裂隙发育，岩体较破碎，岩体受结构面影响大。

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第二章 岩体强度试验

一．试验目的

岩体在工程荷载及地应力作用下所发生的失稳破坏其破坏机理有拉张破坏和剪切破坏两种，其中剪切破坏机理占大多数，因此，岩体的强度其本质主要是抗剪切强度。在各种研究岩体强的试验方法中，人们普遍认为，工程岩体现场的原位强度试验是确定岩体强度的最直观和客观有效的方法。 二． 试验原理

岩体的抗剪强度试验一般是采用双千斤顶法，即剪切面上的法向应力和剪切力分别由两个千斤顶施加。在不同的法向应力（σ）作用下，岩体有与之对应的不同的极限剪应力（c），按照库仑定律，建立极限剪应力与法向应力的相关方程：

cfc

即可确定岩体的强度参数：f=tgφ—摩擦系数（φ为岩体的摩擦角）；C为岩体的内聚力（结构连接力）。C、φ值是岩体强度的重要指标，它代表着岩体抵抗剪切破坏的性能。

在实践中，岩体的剪切破坏有三种情况，一是相对完整岩体自身的剪断破坏，这由岩体的整体强度所决定，包括组成岩体的岩石强度，岩体中节理裂隙的发育分布状况，岩体的尺寸效应，以及岩体赋存的环境因素（如地下水、地应力等）；二是岩体与工程结构物混凝土体之间的剪切滑动破坏，如混凝土坝体底面与坝基岩体之间的剪切滑动，这取决于岩体表层与混凝土结构物之间的连接强度及二者的结构关系；三是沿岩体中各类软弱结构面

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发生的剪切滑动破坏，如岩体中的断层面及断层破碎带、软弱泥化夹层、软弱岩脉、层间错动带等。绝大多数情况下，岩体的失稳破坏是由这些软弱结构面控制的，因此大多数情况下岩体的强度实际上是岩体中软弱结构面的抗剪强度。针对上述三种岩体破坏的情况，开展的岩体强度试验也分为：岩体抗剪断强度试验，岩体与混凝土的连接体的抗剪断试验，以及岩体中软弱结构面的抗剪试验。本章终点论述软弱结构面的抗剪强度试验。

本章试验按照中华人民共和国国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266—99）中对岩体强度试验制定的标准和要求编写。 三. 仪器设备 1.

加荷系统

1）液压千斤顶或液压枕两套，最大荷载应不小于100T； 2）液压油泵及高压两套； 3）稳压装置。 2. 传力系统

1）钢垫板（厚度2-3cm）若干块，包括平板或楔形板； 2）滚轴排一个； 3）传力住一套； 3. 测量系统

1）不同量程的压力表或压力传感器两套；

2）位移变形测量表（百分表量程10-30mm），或位移传感器8-10个；

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3）磁性表座8-10个；

4）测表支架，一般采用工字钢或角钢2根，长2-3m。

图2-1岩体剪切试验仪器装备

四．试验步骤 （一）. 试验准备工作 1. 试体的制备

本试验适宜在试验平硐中进行，试件的加工制作应符合如下要求：

1) 在岩体的预定部位制备试体，试体中结构面剪切面积应不小于2500cm，最小边长应不小于50cm，试体高度应不小于最小边长的1/2。

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2) 试体间距宜大于试体边长。

3) 采用平推法试验时，试体应加式成四方体，千斤顶的推力方向应平行于剪切面的预定方向。（如图2-2）

图2-2平推法试验

4) 试件受力一侧与反力基座之间留有安装千斤顶的足够空间，采用平推法应加工出千斤顶卧槽。

5) 对于结构面上部岩体坚硬、完整的试体，不需要制作混凝土保护套，

试体表面应加工平整，顶面应平行于预定剪切面；对于破裂松动的试体，需要在试体周边浇筑钢筋混凝土保护套，或采取其它保护措施。保护套应具有足够的强度和刚度，保护套底边要高出预定剪切面的上边缘。

6) 对剪切面为倾斜的试体或有泥化夹层的试体，在加工制作时应采取保护措施。

7) 试验可在试体为天然含水状态下进行，也可在人工浸水条件下进行。

8) 每组试验试体的数量应不少于5个，并应使用同一组试体的形状、尺寸尽量相同或相近。

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（二）. 试验装置的安装 仪器安装如图2-1所示： 1. 法向荷载系统的安装

在试体顶面铺设一层砂浆或橡胶板，在垫层上放置与试体顶面面积大致相同的钢质垫板两块，并用水平尺找平，两块钢垫板中间放置滚排轴，然后依次放置液压千斤顶、传力柱。传力柱与反力基座之间放置圆形钢垫板1-2块，每块厚约3cm，反力基座表面不平时用砂浆填平。整个法向荷载系统须与剪切面垂直，垂直合力须应通过剪切面中心。安装完毕后，可起动千斤顶稍加压力，使整个系统紧密接触，以保障试验安全。 2. 侧向剪切荷载系统的安装

在试体受剪力一侧用水泥砂浆粘贴一玦钢垫板，垫板后依次放置传力板、液压千斤顶，千斤顶与反力基座之间视间距而定放置钢垫板及传力柱，反力基座表面不平时用水泥砂浆填平。 平推法剪切荷载作用方向应与剪切面平行，着力点与剪切面的距离不宜大于剪切方向试体边长的5% 。

3. 测量系统的安装 荷载量测设备的安装在荷载系统安装时一并完成。采用压力表时，通过“三通”连接于千斤顶与油压泵之间；采用压力传感器时，将传感器放置在千斤顶与传力柱之间。位移变形的量测可采用百分表或传感器。首先在试体两侧（平行于剪切方向）各安放一工字钢或角钢支架，支架的支点应在变形影响范围以外。支架用螺栓固定牢固。将磁性表座固定在工字钢或角支架上，磁性表座的支杆上安装百分表或位移传感器，并与试体

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的触点相接触。在试体的对称部位分别安装剪切位移和法向位移测表（或传感器）各2只，用于测量试体的绝对位移变形。 （三）试验加荷设计 1. 法向加荷设计

一组试验应设计不同法向荷载，本次试验法向荷载σ分5级：0.08MPa，0.16MPa，0.24MPa，0.32MPa，0.40MPa。剪切面上的正应力P由下式计算：

P=σ×A

式中：A为剪切面面积。 2.剪切荷载设计

剪切荷载按预估的最大（极限）荷载分10级施加，设计出实验的最大剪切荷载，由库仑定律知剪切面上的极限剪应力c与正应力σ应满足下式：

ctgc

在正应力σ由试验设计确定的情况下，需要根据剪切结构面的实际情况预估剪切结构面的内摩擦角φ及内聚力C值，按预估的C 、φ值及确定的σ值代入上式即可求得对应的极限剪应力τc，再根据下式可确定最大剪切荷载Q值：

Q'cF

本次试验中预估C值为0.1MPa，φ值为30° (四).开始试验 1. 施加法向荷载

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同一组试验的每个试体分别施加不同的法向荷载，对于具有软弱物质充填的结构面，最大法向荷载以不挤出充填物为宜。本组试验设计法向荷载为：0.08MPa、0.16MPa、0.24MPa、0.32MPa、0.40MPa。

对每个试体法向荷载分4-5级施加，每间隔5分钟施加一级，并测读每级加荷后的法向变形。加至最后一级荷载后，仍每隔5分钟测读变形值，当相邻两次垂直变形之差小于0.01mm时，即认为垂直变形稳定，然后施加剪切荷载。 2. 施加剪切荷载

按预估的最大剪切荷载分10级施加，当剪切位移明显增大时，即某级加荷发生的位移变形大于前一级位移变形的1.5-2.0倍时，剪切荷载减半施加。 剪切荷载的施加以时间控制，对于无软弱物质充填的结构面，每间隔5分钟逐级加荷；对于充填软弱物质的结构面可根据位移变形大小，按10分钟或15分钟间隔逐加荷。加荷前后均需测读位移变形值。 试体剪断后出现应力降，这时应持续加荷，当试体沿剪切面基本以匀速位移运动而剪切荷载也基本稳定时，此荷载值可作为试体的残余强度，这时停止加荷，试验结束。

本组试验设计的剪切荷载等级为：0.03 MPa 3. 试验后剪切面描述

试验结束后先卸掉剪切荷载，再卸掉法向荷载，拆除试验仪器设备。 将剪断后的试样翻转过来，测量剪切面面积，详细记述剪切面的破坏情况，擦痕分布、方向及长度。测定剪切面起伏差，

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对结构面中的充填物质描述其成份、厚度，必要时应测定充填物的物理性质。绘制剪切面素描图及剖面图，并照像。 五. 资料整理

1. 试验记录如表2-1, 表中各级法向荷载下的正应力σ和剪应力τ由下式计算得到：

P

FQ F

式中： F为剪切面面积，取0.35m。

2. 根据表2-1中数据绘制结构面压缩过程中法向应力与法向变形的关系曲线如图2-3所示：

表2-1 法向应力与垂直变形数据表

法向分级荷载（KN） 28 56 84 112 140 正应力（MPa） 垂直变形（0.01mm） 平均值（0.01mm） 0.08 0 0 5 1 1.50 1 0 7 2 2.50 16 91 102 18 0.16 56.75 18 104 122 20 66.00 18 129 155 34 0.24 84.00 18 135 174 44 92.75 0.32 21 156 208 56 110.25 30 171 232 71 126.00 0.40 34 171 263 86 138.50 43 171 273 96 145.75 43 171 273 125 153.00 43 171 273 133 155.00 43 171 273 135 155.50 2

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图2-3 法向应力与法向变形的关系曲线

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3. 根据表2-2中数据，绘制法向应力下的剪应力与剪切位移及法向位移关系曲线（见图2-4），确定比例极限、峰值强度及残余强度，评述曲线破坏类型。

表2-2 法向应力下的剪应力与位移关系表

法向应力下的剪应力与位移关系表 剪应力 水平位移（mm） 1 2 3 4 0.0313 0.0075 0 0 0 7 0.0670 0.0475 0 0 0 9 0.0983 0.0950 4 0 0 11 0.1340 0.2000 6 0 0 13 0.1653 0.3125 9 1 0 14 0.2010 0.6700 14 1 0 19 0.2323 3.9675 17 1 0 22 0.2501 5.3100 18 1 0 30 0.2680 7.9950 18 1 0 34 0.2680 8.6225 18 1 0 43 0.2457 9.1000 18 1 0 51 0.2466 20.0000 18 1 0 76 18 1 21 162 18 1 -17 165 18 1 -12 169 18 1 3 182 18 1 32 199 18 1 58 211 平均(0.01mm) 2 2 4 5 6 9 10 12 13 16

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图2-4 正应力下剪应力与剪切变形和法向变形关系曲线

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图2-6 σ-τ关系曲线

由此确定试体的抗剪强度参数C、φ值。： C=0.03MPa φ=28.5°。

5. 试验后剪切面描述：剪断面起伏差2~5cm，存在几块擦痕，该软弱结垢面内充填物含水量无变化，充填物厚度为2.2cm，成分为山体内少有沙砾，试件局部水泥有掉小块现象。

图2-7 剪切面素描图

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六．试验成果分析

本次试验采用山体土作为填充物，目的是为以测以山体土为充填物的结构面的抗剪强度，本组实验最后失败，采用B组实验数据作为依据编写此次报告，分析本组实验失败原因与以下几个因素有关：

1. 法向荷载的设计，若法向荷载设计过大，则试体可能被啃断，或山体土被压碎、试体直接被压坏，若法向荷载设计过小，则结构 面会被轻松地剪坏，从而只能得到充填物的抗剪强度； 2. 剪应力的分级施加，分级过大，且不能按试验时水平向的变形大小随时调整施加等级，则可能得不到准确的峰值强度

说明： 本组实验过程中有水渗入剪切面，实验失败，借用B组数据

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表2-3 岩体剪切试验（平推法）记录表

岩体剪切试验记录表 工程名称：软弱机构面剪切破坏拟建试验 试体编号： 岩石名称： 法向应力（级）： 法向荷载(KN) 140 140 140 140 140 140 140 140 140 140 正应力(MPa) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 试体尺寸：50.43*69.7 cm 剪切面积：3515 cm 结构面厚度： 结构面起伏度： 预估摩擦角：30° 预估内聚力：0.1 Mpa 水平变形(0.01mm) 剪应力垂直变形（0.01mm） (MPa) 1 2 3 4 平均 1 2 3 4 0.0313 43 171 273 142 157.25 -1 -1 0 0 43 171 273 144 157.75 1 0 1 1 0.0670 47 171 273 146 159.25 5 4 1 1 49 171 273 148 160.25 9 7 2 1 0.0983 52 172 273 149 161.50 12 10 3 1 57 172 273 1 1.00 17 15 4 2 0.1340 60 172 273 157 165.50 26 24 7 3 61 172 273 165 167.75 34 31 10 5 0.1653 61 172 273 169 168.75 39 36 11 7 61 172 273 178 171.00 52 48 15 10 0.2010 61 172 273 186 173.00 59 57 19 14 61 172 273 211 179.25 101 96 36 35 0.2323 61 172 294 297 206.00 452 442 253 275 61 172 256 300 197.25 502 494 284 307 0.2501 61 172 261 304 199.50 518 510 300 325 61 172 276 317 206.50 6 3 400 427 0.2680 61 172 305 334 218.00 805 795 532 560 61 172 331 346 227.50 960 946 662 630 0.2680 1014 1000 700 735 1080 1065 700 795 22平均 -0.50 0.75 2.75 4.75 6.50 9.50 15.00 20.00 23.25 31.25 37.25 67.00 355.50 396.75 413.25 531.00 673.00 799.50 862.25 910.00

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第三章 岩石点荷载强度试验

一．试验目的

岩石的点荷载试验是将岩石块体置于一对点接触的加荷装置上，岩石破坏主要是呈劈裂破坏的性质，破坏的机理是张破坏。用来测定岩石的抗拉强度，又根据岩石的抗拉强度与坑压强度之间的内在联系，由点荷载试验结果换算出岩石的抗压强度。 二．试验原理

试件在一对点荷载作用下发生破坏，主要是由于加荷轴线上的拉应力引起的，其破坏机制为张破裂。试验表明，不同形状的试件在点荷载作用下，其加荷轴附近的应力状态基本相同，这为采用不同形状及不规则试件进行点荷载试验提供了理论依据。点荷载试验得出的基本力学指标是点荷载强度指数，其计算公式为：

PIs2

De式中：P—作用于试件破坏时的荷载值（KN）； De—等效岩芯直径（mm），对于采取的钻孔岩芯径向试验，De2D2（D—岩芯直径），对于岩芯的轴向试验、方块体以及不规则岩块试验

De4A/（A＝D·W，D—试件上、下两加荷点间距离，W—试

2件破裂面垂直于加荷轴的平均宽度）。

试验表明，同一种岩石当试件尺寸不同时，对点荷载强度会产生影响，因此试验方法标准中规定以D＝50mm时的点荷载强度为基准，当D值不等于50mm时，需对点荷载强度进行修正，其修正公式为：

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Is(50)=F.Is

FDem 50式中：F—尺寸修正系数；

M—修正指数，由同类岩石的经验值确定，1985年国

际岩石力学协会（ISRM）建议m＝0.45，近似取m＝0.5。

由点荷载强度指数可进一步记算出岩石的单轴抗压强

度（c）及抗拉强度（t）计算公式如下：

c22.82Is(50)0.75

tK1Is(50)2.15Is(50)

三．实验仪器

本次试验使用的是SDH8—2型点荷载仪。SDH8—2型点荷载仪结构由框架、加压系统和荷载测量系统等部分组成。

框架确定容纳试件的最大直径为110mm。框架主要由底座、油缸、立柱、顶板和加荷锥头组成。加荷锥头采用国际标准，锥顶角为60°，锥端部曲率半径为5mm，油缸活塞移动的最大行程为50mm。

加荷设备主要是手动油泵，通过高压和快速接头与油缸连接，手动油泵的加荷能力为70KN。

荷载的量测采用压力表，试件的尺寸量测用游标卡尺。

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图3-1 SDH8—2型点荷载仪示意图

四．试验步骤 （一）试件制备

1. 试样应取自于工程岩体，具有代表性。可利用钻孔岩芯，或在基岩露头、勘探抗槽探硐、巷道中采取岩块。试件应完整，在取样及制备过程中避免产生裂缝。 2. 试件尺寸应符合下列规定：

1) 当采用岩芯试件作径向试验时，试件的长度与直径之比不应小于1.0；作轴向试验时，加荷两点距离与试件直径之比为0.3~1.0；

2) 当采用方块体或不规则块体试件时，加荷两点距离宜为30~50mm；加荷两点间距离与垂直于加荷轴向平均宽度之比为

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岩体力学原位测试

0.3~1.0，试件长度应小于加荷两点间距离。

3. 若采用岩芯试件，每组试验试件数量应为5~10个；采用不规则试件时，每组试件数量为15~20个。

4. 同组试验的试件应保持基本相同的含水状态及风化（新鲜）状态，以免使试验数据出现较大的离散性。 （二）开始试验

1. 首先用游标卡尺测量试件的尺寸并记录；

2. 用高压连接点荷载仪框架、压力表、油缸与手动油泵； 3. 采用岩芯径向试验时，将岩芯试件放在球端圆锥之间，使上、下锥头与试件直径两端紧密接触，接触点距试件端面的最小距离应不小于加荷点间距的1/2。岩芯轴向试验时，将岩芯试件放在球端圆锥之间，使上、下锥头位于岩芯试件的圆心工与试件紧密接触。采用方块体或不规则岩块试验时，一般选择试什最小尺寸方向为加荷方向。半试件放入球端圆锥之间，使上、下锥头位于试件中心处并与试件紧密接触，接触点距试件自由端的距离应不小于加荷点之间距的1/2。

4. 用手动油泵均匀施加荷载，使试件在10~60秒内破坏，记录破坏荷载。

5. 试件破坏后，确认试验是否有效，对于有效试件量测破坏面加荷点间距及垂直加工荷轴向的试件平均宽度。 五．试验资料整理

1.按下式计算岩石点荷载强度指数（未修订）。

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PIs2

De式中：Is—未经修订的岩石点荷载强度指数（MPa）；P—破坏荷载（N）；De—等价岩芯直径（mm）。 2.径向试验时，应按下列公式计算等价岩芯直径De。 DeD2 '或DeDD 22式中：D—加荷点间距离（mm）；D’—上下锥端发生贯入情况下，试件破坏后的加荷点间距离（mm）。

3.岩芯轴向及方块体或不规则块体试验时，应按下列公式计算等效岩芯直径De。

De24WD 4.按下式计算点荷载强度指数。

Is(50)=F.Is

式中：F—修正系数，可近似按公式F5.确定岩石的单轴抗压强度和抗拉强度

我国《工程岩体分级标准》（GB50218—94）中给出的岩石单轴饱和抗压强度和抗拉强度与点荷载强度指数的换算关系式为：

De0.5计算。 50c22.82Is(50)0.75

ISRM1985给出的建议式为：

tK1Is(50)2.15Is(50)

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试验数据记录及数据处理见表3-1：

理论上去掉三个最大值三个最小值，取十组数据的平均值作为所求强度值，本次数据处理中由于同种岩性的岩石样品不足，故将表格中灰色部分明显偏离的数据去掉，取十组数据计算平均值。

试验测三种岩性岩石的点荷载试验，分别为安山岩，砂岩，角闪花岗岩。

根据表中数据，去掉最大值最小值，分别求得三种岩性岩石的平局单轴抗压强度和抗拉强度如下：

表3-1 点荷载试验记录表

试样编组： 1 岩石名称：安山岩

试件形状： 不规则 试验日期：20011年7月27日 修正后的点荷载荷载强度等效直强度指尺寸修指数 抗拉强抗压强径数 正系数 Is(50)/Mp度 度D/cm L/cm P/KN De2/cm2 Is/Mpa F a Rt/MPa Rc/Mpa 5.14 8.10 24.49 41.65 5.88 1.14 6.68 14.36 94.82 6.01 7.15 19.69 42.97 4.58 1.15 5.25 11.28 79.11 5.79 6.77 5.50 39.22 1.40 1.12 1.57 3.37 32.00 5.70 7.16 17.71 40.80 4.34 1.13 4.91 10.55 75.23 6.21 6.82 2.37 42.39 0.56 1.14 0. 1.37 16.29 5.74 7.16 17.87 41.10 4.35 1.13 4.92 10.59 75.43 5.39 7.05 23.20 38.00 6.11 1.11 6.78 14.58 95.87 5.45 7.05 20.20 38.42 5.26 1.11 5.85 12.59 85.88 5.84 7.07 19.20 41.33 4.65 1.13 5.27 11.33 79.35 5.49 7.06 19.50 38.76 5.03 1.12 5.61 12.07 83.23 5.85 7.17 18.04 41.96 4.30 1.14 4. 10.52 75.08 5.90 7.20 20.98 42.46 4.94 1.14 5. 12.13 83.53 5.94 7.17 18.52 42.61 4.35 1.14 4.97 10.68 75.92 5.78 6.85 14.58 39.61 3.68 1.12 4.13 8.88 66.11 5.79 6.83 16.90 39.55 4.27 1.12 4.79 10.30 73.92 - 30 -

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Rt=11.20 MPa Rc=81.58MPa

表3-2 点荷载试验记录表

试样编组： 2 岩石名称：玄武岩

试件形状： 岩芯 试验日期：2009年7月27日 点荷载尺寸等效直强度指修正修正后的荷抗拉强抗压强径数 系数 载强度指数 度 度D/cm L/cm P/KN De2/cm2 Is/Mpa F Is(50)/Mpa Rt/MPa Rc/Mpa 6.14 4.94 6.52 38.62 1.69 1.11 1.88 4.05 36.67 4.87 4.69 4.85 29.11 1.67 1.04 1.73 3.72 34.44 4.20 6.38 2.95 34.12 0.86 1.08 0.93 2.01 21.69 5.47 7.62 5.41 53.05 1.02 1.21 1.23 2.65 26.67 4.83 6.75 4.90 41.49 1.18 1.14 1.34 2.88 28.43 4.88 6.07 1.46 37.75 0.39 1.11 0.43 0.92 12.09 4.80 7.38 4.46 45.10 0.99 1.16 1.15 2.46 25.28 3.79 6.26 7.14 30.19 2.37 1.05 2.48 5.33 45.09 5.47 9.14 2.65 63.66 0.42 1.26 0.53 1.13 14.09 5.94 7.93 5.02 59.98 0.84 1.24 1.04 2.24 23.53 4.24 8.66 2.25 46.75 0.48 1.17 0.56 1.21 14.83 4.47 5.47 11.35 31.17 3. 1.06 3.85 8.27 62.69 4.85 5.76 2.49 35.57 0.70 1.09 0.76 1. 18.66 5.60 3.44 3.10 24.53 1.26 1.00 1.26 2.70 27.10 4.29 4.82 7.23 26.35 2.74 1.01 2.78 5.98 49.13 4.33 6.04 2.37 33.31 0.71 1.07 0.76 1. 18.66 Rt=2.32 MPa Rc=23.93 MPa

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第四章 岩体声波探测

岩体声波探测是自20世纪70年代兴起并发展的一种较新的探测技术。随着道路、交通水利、水电矿山建设等各类地质工程的大规模发展，工程的设计和施工对工程岩体的勘察提出了更高的要求，而传统的工程地质勘察方法和手段难以满足现代工程量化评价的要求。随着科学技术的飞速发展，大量现代探测技术应运而生，并广泛应用于地质工程的勘查与评价。

声波探测技术是运用声学的波动原理和方法，通过激发弹性波在岩体中传播，作为岩体中各种信息的载体来反映岩体的各方面物理力学性状。它具有测试快速、精确可靠、操作简便、功能多样、经济节省等独特的优点，在解决众多岩体工程问题方面发挥了及其重要的作用。

目前，应用声波探测技术解决工程岩体问题只要包括以下几个方面：

1.利用声波参数结合地质因素对工程岩体进行分类、分级； 2.测定并换算得岩体的力学性质指标，如动弹性模量，泊松比；3.利用声波来探测岩体中的各种缺陷；

4.在地下工程中，对硐室围岩的稳定性进行评价，包括松动圈范围的测定、围岩分类、施工地质超前预报，以及围岩稳定性的长期观测。

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第一节 洞室围岩松动圈的声波测定

一．实验目的

应用声波探测技术探测由于应力重分布而引进的围岩松动圈的范围，为硐室支护提供重要依据。 二．试验原理

岩体与其他介质一样，当弹性波通过岩体时要发生几何衰减和物理衰减。岩体中不同力学性质的结构面传播声波时要发生绕射、折射和热损耗，使弹性波能量不断得到衰减而造成波速降低。弹性波的速度和岩体的声学特征有关，它取决于岩石或岩体的动弹性模量Ed、泊松比μd及密度ρ。岩体中纵波波速可表示为：

VpEd(1d)

(1d)(12d)硐室围岩处在重分布应力状态之中，在重分布应力作用下其动弹性模量Ed、动泊松比μd以及密度ρ值都发生变化。和的改变导致岩体中纵波波速的变化。当围岩中应力集中即应力较高时，其波速相对较大，而在应力松弛的低应力区中岩体的波速相对降低。根据这个原理，对硐室围岩的松动圈进行声波波速测试，然后结合围岩的工程地质条件对测得的岩体波速进行分析，确定围岩是否产生松动及松动圈的范围。 三．仪器设备

声波仪一台；

圆管式换能器，采用跨孔测试时，接收和发射器各一个；

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标有长度刻度的测量杆，若干米； 注水设备； 止水设备。 四. 试验步骤 （一）试验准备

1. 首先选择有代表性的围岩硐段，在硐的横剖面方向各打一组φ40mm钻孔，分布在边墙，顶拱和拱角等部位。每个测点可打2—3个测孔。孔间距离视岩体完整情况而定，完整岩石可相距1—2m，破碎岩本可0.5—1.0m。每个测量剖面一般可打10—15个测孔，当跨度较大可适当增加孔数量。测孔深度应根据硐室围岩的岩性、完整程度、地应力大小、硐室断面等因素而定，一般应穿过重分布应力区，深入到岩体的天然应力区内的一段距离。

2. 向测孔内注水，注满测孔为止。 （二）开始试验

1. 将声波仪与换能器实行正确连接，若发射和接收换能器有标记时，不可互用。

2. 正确接通电源，若用外接电源，注意一定不能正、负极接反，否则会烧坏仪器。

3. 开机并设定测试参数，根据硐室围岩地质情况选择发射脉宽及发射电压，围岩较完整时可选择较小脉宽及低电压，否则选用大脉宽及高电压。

4. 先将发射及接收换能器插入测孔内并注入耦合水，进行“采

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样”后，显示屏出现波形，调整“采样间隔”及“扫描延时”及“放大倍数”，使波形稳定。

5. 将换能器从测孔中拔出，测孔中重新注水，然后从孔口向里每隔20cm进尺，测读声时。测试过程中，应始终保持测孔中注满水，因为水是控头与孔壁岩体间的耦合剂。

6. 待整个测孔测试完毕后，不拔出测杆和探头，用软盘沿测杆测量孔的产状，即测孔的方位角和倾角，记下两测孔之间的方位角差（α）和倾角差（γ）及孔口距离（s）。 7. 测试结束后，拔出探头及测杆，按上述步骤，测试不同方向分布的其它测孔。 五．试验数据及处理

本次试验选择测点一个，共三个测孔， 1. 按以下修正公式对孔距进行修正：

S(S'L2L2cos22L2coscos)L2sin2 式中：S为修正测距；

S′为孔口距离； L为测试深度。 2. 由式：Vp

Sp计算纵波波速，其中tp为纵波声时。 试验数据tp记录及计算结果见下页表4-1-1：

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表4-1-1.硐室围岩松动圈测试记录表

1#--2# 测孔深20 40 度（cm） 300 实际（修63656668707173757正）测距.5.1.7.3.0.7.4.16（cm） 19 22 45 86 45 19 08 11 .827 纵波走11111112121212131时t 2.5.7.0 1.1.1.3.2(μS) 2 8 6 2 2 2 2 6.6 纵波波5.5.5.5.5.5.6.5.6速Vp 6662676977910563.(km/s) 1 4 6 9 9 7 7 9 068 EF(cm) 9.11121315161819276.1.5.9.3.7.1.504 59 49 44 38 33 28 .923 DE(cm) 1.2.45.6..1112131516181923978.5797.76.1.5.9.3.7.1.50471944334058534843383328.67 33 867 34 667 93 8 67 53 4 27 13 94926 2 3 S(cm) αγ （（rad） rad） 53 0.0. 060698 98 120 55558606.4.87.8.3113 59 .45 78 .39338 7 10101101013.5.08 9.12 6 62 1 .8 5.5.55.5.52729.4452.3 0 39 9 56 0 1.2.45.6.83979.5797.5 0 19 4 3865 9 680 100 0 14161820222426280 0 0 0 0 0 0 0 - 36 -

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1#--3# 测孔深度（cm） 实际测距（cm） 纵波走时t (μS) 纵波波速Vp (km/s) EF(cm) 20 40 60 80 10121416182022242628300 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 48.004 90.6 4848.0.183 05 9810.4 0.2 5.5.4.5.4.4.4.4.29098500949488808 7 1 3 3 5 6 1 48.011 94.2 4848.0.020 32 99 96 48.047 97.2 48.0 97.2 48.129 102.6 4.691 48.156 103.2 4.666 4848.1.286 17 10103.5.2 6 4.4.66569 6 48.252 107.4 4.493 48.2 111 48.328 120.6 4.4.35000 7 0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0.0000000101010202020303030304043 6 9 2 5 8 1 4 7 0 3 6 9 2 5 DE(cm0.0.1.1.1.2.2.2.3.3.3.4.4.4.5.) 346904397308437813478217528721795939199978583818785737179782 65 47 3 12 95 77 6 42 24 07 72 37 S(cm) αγ（rad） （rad） 48 0 0. 0174

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岩体力学原位测试

3. 根据上表所计算得的波速，绘制纵波波速Vp与测点深度L的关系曲线（见图4-1-2）

图4-1-2 .波速与测孔深度关系曲线

分析图中曲线可知：硐口纵波波速较大，为应力集中区，厚度为0.6m。

进入一段距离波速下降，为塑性松动带，此区厚度为0，2m；再深入时，波速稳定，为天然应力带，厚度为0.8m；以后波速下降，是由于岩体中裂隙发育的缘故。

4. 由芬纳-塔罗勃公式计算围岩塑性区厚度 ：

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岩体力学原位测试

(0ccot)(1sin)R1R0Pccota式中： R0 —硐室半径，取值为1m；

σ0—天然应力，取值为500KPa；

1sin2sin

φ —结构面内摩擦角，取值为25°； c —结构面内聚力，取值为100kPa； Pa —硐室支护反力，取值为0。 代入数值得：R1为1.5m。 5. 影响试验结果精度的因素：

1) 试验点需选取具有代表性的试点，尽可能地反映硐室围岩的特征，如不能选取具有代表性的试点，则不能得到与实际情形想近的试验结果，最终给工程带来损失； 2) 波形判读时参数调整的影响：在岩体中测波速，波形比较复杂，有时候仪器自动判读的数据并不准确，需人工根据波形情况进行调整，这时会产生由于参数的选取不同、首波波形判读的不同而带来的差别。

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第二节 声波测井

一．试验目的

声波测井是岩体声波探测中的一项重要内容，通过声波测井，可以查明钻孔所通过的各地层的层位、岩性、断层破碎带以及岩体的质量等状况。此外，声波测井还对岩石风化及裂隙发育程度作出定量评价。在一定条件下，声波测井还可准确地测出软弱夹层的埋深和厚度。 二．试验原理

声波测井的原理是不同岩性和结构特征的岩体具有不同的波速，与其它声测方法一样，声波测井通过发射换能器向岩体发射弹性波，再由接收换能器将岩体中传播的弹性波接收下来，获得弹性波的传播时间及频谱特征，再结合被测钻孔的地质特征，对岩体进行工程地质评价。

在进行声波测井时，把换能器放入钻孔中的测试位置，钻孔中注满水或泥浆，以此作为耦合介质。由发射换能器发出的声波，一部分直接沿钻孔轴线经水传播至接收换能器，称为直达波。另一部分经孔壁反射而到达接收换能器的波，称为反射波，反射波比直达波晚些到达。第三部分声波自发射换能器发出后，以α角斜射至孔壁岩体内，然后又以折射角β在岩体内传播，当β＝90°时，则声波沿孔壁传播，称为滑行波。滑行波又以α角入射至井内水中，然后进入接收换能器，这种波就是我们测井中所接收的

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岩体力学原位测试

波。因为根据滑行波的波速的变化，可以了解相应岩体的地质特征及其物理力学性质。为此，必须使滑行波首先到达接收换能器，才可能将它识别出来。这就需要在发射与接收换能器之间放有良好的隔音管，适当调整发射换能器与接收换能器之间的直线距离。这是因为岩体和井液的波速差别很大，加之各种波在钻孔中传播的距离和经过的介质不同，所以只要使发射器与接收换能器之间大于某一距离，既可达到滑行波首先到达接收换能器的目的。

声波测井的方法按换能器的组合方式，可分为一发一收式，一发二收式，二发二收式及全波列单孔波测井。本次试验采用一发二收式。

一发二收法可以消除井液对测试结果的影响见图（4-1-1）。

钻孔

由图可以看出

岩体tab＝tcd＝tef

∵ ts1＝t1+tab+tcd＝t1+2tab ts2＝t2＋tab＋tef=t2＋2tab

∴ ts2－ts1＝t2－t1

从而可以得到岩体的波速为：

cedf Vpt2t1ts2ts1

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图4-2-1 一发双收式测井法 式中：df —两接收器之间的距离；

ts1 —声波由发射换能器至第一个接收换能器的走行时间； ts2 —声波由发射换能器至第二个接收换能器的走行时间； Vp —接收换能器s1至s2之间岩体纵波波速。 三．仪器设备

本次试验采用的是武汉岩海公司生产的RS-ST01C非金属声波检测仪。 采用单孔测井换能器，是将发射和接收的圆柱式换能器用隔场材料组装在一起的组合式换能器，采用一发二收式，两个接收换能器的间距为20cm。 四. 试验步骤

1. 连接仪器，两个接收换能器电缆插头分别与声波仪上的“通道1”与“通道2”插座相连。正确接通电源，并打开仪器开关预热。

2. 在“参数”菜单中将“模式”设定为“跨孔声波”，；输入文件名，按人、机对话形式依次输入“起点深度”、“移动方向”、“移动步距”、“收发间距”等参数，然后返回主菜单。 3. 在“状态”菜单中设定“系统参数”，将“屏幕参数”中的“屏幕区数”设定为“2”，然后返回主菜单。 4. 钻孔注满水，以水为耦合剂；

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5. 将换能器放入测孔中，点击“采样”功能键，即可进行测试，根据屏幕上的波形，调整“采样间隔”、“延迟时间”、“发射脉宽”以及“放大倍数”等参数，以求获得理想的波形曲线。然后贮存测试数据。

6. 按设定的步长从上至下移动换能器，可采集“波幅”和“主频”参数，并进行频谱分析；

7. 整个孔测试完毕后，关机并拔掉换能器电缆插头，仪器装箱。 五．资料整理

记录测试深度与所测得的波速值，见下表4-2-1

表4-2-1 .声波测井记录表

测试深度(m)（） 6 6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 8.4 纵波波速测试（Km/深度s） (m)（） 5500 13.4 5263 13.6 4345 13.8 3030 14 4762 14.2 5263 14.4 45 14.6 3704 14.8 4349 15 3125 15.2 45 15.4 3125 15.6 3448 15.8 纵波波速测试（Km/深度s） (m)（） 3030 20.8 4348 21 45 21.2 4762 21.4 6250 21.6 1587 21.8 1429 22 1408 22.2 1493 22.4 1471 22.6 2381 22.8 1333 23 1351 23.2 纵波波速测试（Km/深度s） (m)（） 1724 28.2 17 28.4 2041 28.6 17 28.8 2083 29 1887 29.2 2778 29.4 1587 29.6 1468 29.8 1613 30 1623 30.2 2439 30.4 3846 30.6 纵波波速测试（Km/深度s） (m)（） 1613 35.6 2174 35.8 2128 36 21 36.2 2000 36.4 2500 36.6 2632 36.8 1923 37 1923 37.2 3571 37.4 1961 37.6 2273 37.8 3704 38 纵波波速（Km/s） 2083 25 1923 2128 2222 2174 1818 2439 2500 2500 25 2503 2128 - 43 -

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8.6 8.8 9 9.2 9.4 9.6 9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2 11.4 11.6 11.8 12 12.2 12.4 12.6 12.8 13 13.2 5556 2703 5263 5263 5556 3333 5263 6667 5000 3846 3125 2778 4726 5000 5263 4167 3846 3226 4000 3846 2703 5556 2703 3030 16 16.2 16.4 16.6 16.8 17 17.2 17.4 17.6 17.8 18 18.2 18.4 18.6 18.8 19 19.2 19.4 19.6 19.8 20 20.2 20.4 20.6 1493 1493 1316 1471 1408 2041 1587 1429 1471 1299 1493 1493 1136 1852 1333 1667 1724 17 2000 1515 1250 1124 1786 2500 23.4 23.6 23.8 24 24.2 24.4 24.6 24.8 25 25.2 25.4 25.6 25.8 26 26.2 26.4 26.6 26.8 27 27.2 27.4 27.6 27.8 28 1724 1667 1538 1961 2381 3333 2439 2041 2083 2083 2326 1408 1449 3840 4762 1852 2222 2000 2941 2703 1235 1515 1351 2356 30.8 31 31.2 31.4 31.6 31.8 32 32.2 32.4 32.6 32.8 33 33.2 33.4 33.6 33.8 34 34.2 34.4 34.6 34.8 35 35.2 35.4 4000 1741 1929 1587 4348 3846 1376 1613 1299 2500 1923 2174 1471 3704 1613 1111 3333 1493 3846 3030 1471 2857 1818 1887 38.2 38.4 38.6 38.8 39 39.2 39.4 39.6 39.8 40 40.2 40.4 40.6 40.8 41 41.2 41.4 41.6 41.8 42 42.2 42.4 42.6 42.8 1923 1887 1756 1786 2174 2778 1852 1515 1613 17 2271 1515 1667 2632 2083 2703 2703 2083 2703 2778 2083 2632 2128 2778

速度与深度曲线见下页 图

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五. 试验结果分析

1. 波速与孔深曲线中波速波动的原因：

1) 不同的岩性会产生大的波速的波动，同种岩性的岩体中由于岩石的不均匀性而使波速产生波动；

2) 仪器自动判断首波时的差别：同一种岩性的岩石中，首波强度可能不同，波幅超过门限的则被认为是首波，波幅没有超过门限则被跳过去。这样在同一种岩性的岩石中测量时波的时强时弱的变化使声时不同，计算出的波速则会不同。

2. 影响试验结果精度的因素有：

1) 耦合剂的影响：测井测得的弹性波在所测岩体中传播的时间应满足t测＜L/V耦合剂的条件，当不满足这一条件时，必须设法降低井液中的波速。

2) 仪器参数调整的影响：测试时前几个点应注意调整放大倍数、延迟时间、采样间隔、门限、基线等参数，以达到比较理想的参数，在同一种岩性中可利用调整好的参数测量，改变岩性后则要调整参数以重新获得理想的参数。当参数调整不好时，就不能读出比较准确的波速。 3) 杂波的影响：若试验时杂波很大，则可能会被仪器接收下来，而认为是有效波，测试结果就不真实了。

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第五章 回弹仪测岩体抗压强度

一 试验目的

回弹仪是一种简易轻便地质人员可随身携带，并能取得定量指标的“代锤工具”。这种仪器可以对软弱、不易取样的岩石及风化的裂隙壁面进行原位测试，取得定量指标。建立岩石表面回弹值与岩石单轴抗压强度之间的相关曲线和经验公式，获得岩石回弹值与贯入阻力、弹性模量等力学性质指标之间的相互关系及经验数值，还可利用回弹值和岩体地震波速、半波长相配合来评价岩体质量，利用岩体波速与回弹值进行最优地确定地下工程的开挖方式和支护类型。 二．试验原理

通过回弹仪的加荷杆冲击岩石表面，其冲击能量的一部分转化为使岩石产生塑性变形的功，而另一部分能量则是冲击杆的回弹距离——回弹值。岩石的表面硬度不同，其回弹值亦不同，回弹值越大表明岩石表面硬度越大，其抗塑性变形能力也越强，利用岩石的硬度与其单轴抗压强度的关系，确定岩石的抗压强度。 三．仪器设备

回弹仪又称回弹锤，国际通用型号：L、N、M三种，是按其锤击动能的大小划分的，它们的锤击能量比为1∶3∶40，各型号的锤击能量为：L型为0.735J；N型为2.207J；M型为29.420J。它们分别用于不同规格尺寸的试件。 我国天津建筑仪器厂也生产相似型号的产品。HT100型回弹仪的锤击能量为0.981J，属小型。

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图5-1 HT225型回弹仪型回弹仪机构示意图

图中：1-弹击杆；2—混凝土；3-体甲；4-指针滑块；5-刻度尺；6-按钮；7-中心导杆；8导向法兰；9-盖帽；10-卡环；11-尾盖；12-压力弹簧；13-挂钩；14-冲击锤；15-缓冲弹簧；16-弹簧拉钩；17-弹簧座；18-密封圈；19-调整螺丝；20-紧周螺母；21-弹簧片；22-指针轴；23-固定块；24-挂钩弹簧。

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HT225型回弹仪的锤击能量为2.207J，属中型回弹仪，是目前应用最为广泛的一种。HT3000型回弹仪的锤击能量为29.420J，属重型回弹仪，可用于大型、重型试体和完整、坚硬的岩体。除以上三种型号外，还生产HT28型回弹仪：0.275J，也叫特轻型回弹仪或砂浆回弹仪。

本次试验采用HT225型回弹仪（如图5-1所示）。

四．实验步骤 （一）试验前准备 1. 回弹仪的标准状态检查

质量合格的回弹仪应符合下列标准状态的要求： 1) 当回弹仪水平弹击时，弹击锤脱钩的瞬间、回弹仪的标称动能应与其型号相符。

2) 弹击锤与弹击杆碰撞的瞬间，弹击拉簧应处于自由状态，此时弹击锤起跳点应相应于刻度尺上的“0”处。

3) 在洛氏硬度HRC为60±2的钢砧上，回弹仪的率定值[N]应为80±2。

4) 当以上标准状态检查不具备条件时，在下列情况下，应把回弹仪送检定单位校验： a. 新回弹仪启用前；

b. 超过检定有效期限（有效期为一年）； c. 累计弹击次数超过6000次；

d. 弹击拉簧、拉簧座、弹击杆、缓冲压簧、中心导杆、导向法

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兰、弹击锤、指针轴、指针片、挂钩及调零螺丝等主要零件之一经过更换后；

e. 弹击拉簧前端不在拉簧座原孔位或调零螺丝松动； f. 遭受严重撞击或其它损坏。 2.测试试件和测试点区的选择 1). 测试试件

岩块尺寸要求：在锤击方向上岩块的厚度应大于10cm，锤击面积大于20×20cm。

岩心的尺寸要求：长度和直径的比为2:1或2.5:1，其长度不应小于10cm。

室内经过加工试件的尺寸应为φ5×10cm；5×5×10cm，不宜小于相应尺寸。 2). 岩体测试点区

在工程地质测绘的基础上，选定需要测定回弹值的层位及范围。应尽量选择回弹仪水平测试的测面。 每一层位或相同岩性、同一岩体结构类型中所选取的测试点区数应不小于10个。 测试点区的岩体表面应尽可能清洁、平整和干燥。

测试点区的面积，以能容纳16个回弹测点为宜。测点不宜重复，测点距试体棱角边缘不宜小于3cm。 （二）开始试验

1. 在做好以上试验前的准备工作以后，即可操作回弹仪按以下步骤进行试验。

2

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2. 将回弹仪的弹击杆顶住试体表面，轻压仪器，使按钮松开，弹击杆缓缓缓缓伸出，并使挂钩挂上弹击重锤。 3. 手握回弹仪使其对测面缓慢均匀施压，待弹击锤脱钩冲击弹击杆后，弹击锤即带动指针向后移动，直至到达一定位置时，即在刻度尺上指示出某一回弹值。

4. 按住回弹仪、进行读数并记录回弹值，如条件不利于读数，可按下按钮，锁住机心，将回弹仪移至它处读数。 5. 换个测试位置，重复上述步骤即可进行下个测点的测试。 五．数据整理

1. 测点数及取舍计算方法

国内规程一般常采用的方法，舍去测点区内测得的16个回弹值中的3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值按下列公式计算出平均回弹值：

10式中：N为测试点区平均回弹值，计算至0.1；

NNi110i

Ni为第i个测点的回弹值。 2. 确定岩石的单轴抗压强度

根据每个测试点区的N值和岩石的容重值，查表5-4（58页）得岩石的单轴抗压强度。结果见表5-2

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表5-2 回弹试验记录表

测定位置（M） 测点编号 回弹值（N） 39 34 29 24 19 14 9 4 41 47 42 40 42 23 28 16 43 47 46 40 43 24 28 18 43 48 46 42 46 24 29 18 44 48 46 43 46 26 36 19 46 50 47 44 46 27 36 23 46 50 47 44 46 28 36 24 47 51 48 45 47 28 37 24 48 52 48 46 47 28 38 25 50 52 49 49 48 29 38 26 52 52 50 49 51 32 38 26 回弹平Α 均值（N） 46 -19 49.7 -12 46.9 17 44.2 20 46.2 25 26.9 21 34.4 16 21.9 21 △NA 修正后岩石平均容回弹数重 Γ3（N） （G/CM） 0.7 46.7 2.510 0.3 50 -1 45.9 -1.3 42.9 -1.5 44.7 -1.9 25 -1.3 33.1 -2.1 19.8 单抽抗压强度 RC（MPA） 101 130 82 70 78 23 40 21

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3.. 试验结果分析

1. 回弹试验结果具有一定的随机性，故需多次试验取平均值，以尽可能地消除误差，现对本次试验中八个测点，128个回 弹值分析 ，分析结果见上表5-2。

2. 产生误差的原因

1) 同一测点岩石的不均匀性，使测试结果具有一定的随机性； 2) 测量时回弹仪不水平，而计算时按水平计算； 3) 试验时人为操作的原因，如加压速率等因素的影响；

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第六章 地下硐室的围岩分类

一．试验目的

隧道及各类地下开挖工程（硐室）的围岩由于岩石（岩性）、岩体结构特征、地质构造、地下水以及地应力作用、风化作用等地质条件上复杂变化，使得围岩岩体的质量及工程地质性质各不相同，甚至差别悬殊，因而也使围岩的稳定性存在差别。从工程设计及施工的需要出发，有必要对围岩的质量及稳定性进行工程地质分类。这种围岩分类是经济有效地对围岩进行支护衬砌设计的重要依据，也是指导施工，保障施工安全并顺利进展的先决条件。 声波测试的应用，使得围岩分类由依赖于定性走向定量化，建立在系列化量化指标基础上的工程岩体分类更加科学合理，使工程建设科学决策、优化设计、安全施工、效益经济。 二．试验原理

声波（弹性波）在岩体中传播时，其速度、振幅频率、波形等声学特征对岩体的岩性、结构面发育程度、风化及应力情况有比较灵敏的反映。岩体愈坚硬、完整、新鲜、地应力越高，岩体波速愈高，反之亦反。目前在岩体分类的声测中主要声学指标是声波波速，根据波速可以计算出一系列分类指标，如岩体的完整性系数Kv，动弹性模量岩体风华系数、岩石湿润系数等。 三．仪器设备

岩体分类的主要声测仪器是声波检测仪和喇叭式换能器。

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（1）螺栓；

（2）晶片；

（3）屏蔽罩；

（4）配重；

（5）锁环；

（6）辐射体；

图6-1 喇叭式夹心换能器

四．试验步骤 （一）.试验准备

测试前根据岩性、节理裂隙发育情况、岩体结构及风化程度等地质情况，将岩体分成有代表性地段。然后根据典型的范围，确定测点数量及间距。 (二). 开始试验

1. 根据测试对象的具体情况不同选择不同的发射方式，对于较松散的岩体，应采用外触发发射方式，而较完整、新鲜的岩体，可采用脉冲发射方式；

2. 采用脉冲发射方式时，对岩体的测试应选择大功率、低频

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率的换能器，而测试岩石时要选择小功率、高频率的换能器；

3. 将声波仪与换能器实行正确连接，开机预热；

4. 在“参数”菜单中将“模式”设定为“测砼强度”，输入文件名和“收发间距”，然后返回主菜单；

5. 在“状态”菜单中设定“系统参数”，将“屏幕参数”中“屏幕区数”设定为“1”，然后返回主菜单；

6. 将黄油作为耦合剂涂抹在换能器前表面上，然后将换能器与岩体表面紧密接触，必要时需稍加压力；两个换能器之间的距离，即收发间距约0.5~2.0m，遇到裂隙密集和软弱岩体时其间距可近些；

7. 点击“采样”功能键，即可进行测试，根据屏幕上的波形，调整“采样间隔”、“延迟时间”、“发射脉宽”以及“放大倍数”等参数，以求获得理想的波形图象。读取纵波后在波形线上寻找横波到达点，然后存贮测试数据；

8. 用尺子量取发射与接收换能器之间的距离，输入声波仪，计算出波速；

9. 按上述步骤7—9逐点进行测量，并做测试记录； 10. 在各典型地段采取完整岩石，测试其波速，以便计算各种参数。

五．资料整理

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1.按下列公式计算岩体纵波波速和横波波速：

Vp VsStp

S ts2.按下列公式计算岩体的完整性系数：

Kv(VpmVpr)2

3.下列公式计算岩体（岩石）的动泊松比和动弹性模量：

gVp2Vs22222(VpVs)2

EdVp(1d)(12d)

1d4. 按照我国《工程岩体分级标准》（GB50218—94），按下式计算岩石的抗压强度：

c22.82Is(50)0.75

5. 按照我国《工程岩体分级标准》（GB50218—94），按下式计算岩石基本质量指标BQ：

BQ=90+3Rc+250Kv

式中：BQ—岩石基本质量指标

Rc—岩石单轴饱和抗压强度（MPa） Kv—岩体完整性系数

注意：使用本公式时，应遵照下列条件：

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1）当σcw＞90Kv＋30时，按σcw＝90Kv＋30进行计算； 2）当Kv＞0.04σcw＋0. 4时，按Kv＝0.04σcw＋0. 4进行计算。 实验记录及分析结果见下页表6-1

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表6-1 围岩分类声波试验记录表

测点编号 测点位置（M） 岩性 收弹性波走时 发tpts间（us） （us） 距L(CM) 107.9 1.3 砂岩 44.5 28 32.5 106.8 102.4 95.8 138.7 81.5 92.5 97.6 102.4 52.9 67.2 55.1 76 115.6 84.8 88.1 118.9 65 172.8 191.5 179.4 239.9 149.7 168.4 181.3 187.1 93.6 121.1 101.3 139.8 210.2 157.4 160.7 219 120 纵波波速 VP（KM/S） ￣VP 横波波速 VS（KM/S） 2.351 1.620 1.697 2.062 1.292 1.737 1.603 1.655 1.7 2.404 2.230 2.468 2.003 1.665 1.715 1.929 1.461 2.000 ￣VS KV Μ ED (MPA) RRC修C 正 BKKK修正后Q 1 2 3 的BQ 岩体分级 1 40 4.124 3.307 2.622 3.174 3.862 3.096 2.235 3.190 2.919 3.072 3.074 3.223 4.253 4.269 4.018 4.537 3.684 3.299 3.028 3.184 3.519 3.301 2.691 3.692 1.8 0.479 0.258 2300.030 101 73.1 420.0.9 1 4 0 379 Ⅲ 2 35 砂岩 37 31 26 1.697 0.420 0.285 16.422 130 67.8 390.0.8 1 3 0 358 Ⅲ 3 30 砂岩 27 30 33 1.674 0.413 0.2 1850.115 82 67.2 390.0.5 1 3 0 355 Ⅲ 4 25 砂岩 22.5 27 25 2.367 0.799 0.278 3668.877 70 101.9 500.0.0 0 3 0 470 Ⅱ 5 20 砂岩 28 35 27 1.794 0.477 0.290 2127.787 78 72.9 420.0.8 1 3 0 388 Ⅲ 6 15 安山岩 31 32 24 1.797 0.710 0.2 2132.8 23 93.9 330.0.6 2 3 0 286 Ⅳ 58

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7 10 安山岩 26 21 21 71.6 66.1 66.1 100.2 99.1 132.1 131 120 122.2 182.7 187.1 253.1 3.631 3.328 3.177 3.177 2.196 2.094 2.422 1.665 1.985 1.750 1.718 1.204 1.283 0.869 1.818 0.722 0.287 2179.435 40 95.0 390.0.0 1 3 0 350 Ⅳ 8 5 安山岩 22 24 22 1.119 0.286 0.300 833.742 21 55.7 220.0.4 4 3 0 1 Ⅴ

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第七章 地下硐室工程地质展示图

所谓展示图就是沿着坑探工程侧壁、顶（底）面所编制的地质断面图，按一定的制图方法将三维空间的图形展开。展示图可将硐室的工程地质信息比较全面、完整地反映出来，如可以客观反映出硐体的岩性变化、构造情况和地下水的出露等地质现象，是评价硐室围岩稳定性的科学依据。

工程地质勘探中常用的坑探方法有探槽、试坑、浅井、竖井（斜井）、平硐、石门（或平巷）等。 一. 硐室工程地质展示图的制图方法

1. 制图的基本原理和方法 将硐壁分别以硐肩线为转动轴，各自向外旋转90°，即将立体的硐室展开为一个平面，然后利用平行光投影原理由上向下将各种构造面在硐内的出露线以及各部的轮廓线投影到平面上，即为硐室展示图。 2. 现场制图的基本步骤

1) 按硐室的主要展布方向和长度及精度要求，确定硐室工程地质展示图的方位和比例尺。对大比例尺（1:200、1:100、1:50）的图件，制图的精度要达到能反映在图内占据2mm以上的地质现象，对有一定延伸、并对硐体稳定有重要意义的结构面、构造面，特别是软弱夹层，如在图中不够2mm，可采用局部放大比例的方法反映到图上。此外，应选择好图例符号，比如岩性符号、岩层面、节理面、断层面、衬砌支护段、岩体力学原位测试、试验点、声波测试点、回弹测试点、监测点、节理统计点的符号，在测试过程中应同步画出展示图。

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2) 布置导线于硐室底中心处，固定好每一段导线的起点和终点。测定导线方位、仰角或伏角、长度，并做记录。 3) 画出各段导线内的两壁和顶部的所有构造面的投影线。对任一构造面可在硐顶、两侧硐肩和硐底找出相应的点，有的结构面可在硐顶、两侧硐肩和硐底找出相应的五个点投影在展示图上，也有的结构面只测得两个点，如一些节理而和断层面等，并作好记号。

4) 仔细观察并记录各段岩性、构造、岩体结构类型主要节理的产状及间距、风化状况、渗水等情况。对节理密集处，应作节理统计，并绘制节理玫瑰花图附在展示图上。 5) 硐轴线方向转折部位的制图方法为：先根据实测导线的方位

和长度画出该导线，再按照两侧硐肩线距导线的间距画平行线，与前一段导线的相应硐肩线相交，分别从交点向两侧硐底线引垂线，则会出现转弯处的外侧硐壁拉开，而内侧重迭的图形。

6) 硐末端的掌子面要向处转90°画在展示图上，要认真观察和

记录掌子面的的地质特征，其往往可预示前方的地质情况。 7) 选取2-3处硐壁表面平整、解理较发育，大小为2*2m2的地方

做解理统计。

8）对某一导线段内所有内容测试、绘图并记录完毕后，再进行下一段导线的测试绘制工作。

二. 节理统计 节理是岩体中没有明显位移的断裂面，也是岩体中最广泛发育的一种地质现象。节理常常是石油、天然气、地下水

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的运移通道和储聚场所，节理发育的密度和开启性，常常影响石油和地下水的渗透以及岩石和岩层的含油性和含水性。大量发育的节理常常是引起水库的渗漏的岩体的不稳定性，从而为水库和大坝等工程带来陷患。节理的性质、产状和分布规律与褶皱与断层和区域构造有着密切的成因联系。 1. 节理产状与岩层产状的关系

根据节理产状与所在岩导的产状关系可将节理分为

1) 走向节理：节理走向与所在岩层走向大致平行的节理； 2) 倾向节理：节理走向与所在岩层走向大致直交的节理； 3) 斜向节理：节理走向与所在岩层走向大致斜交的节理； 4) 顺层节理：节理走向与所在岩层层面大致平行的节理。 2. 节理的野外观测 1) 观测点的选定

要求：露头良好，最好便于两面观测；构造特征清楚，节理比较发育；露头面积一般不小于10平方米，便于测量大量节理；从地质上看，观测点应选在构造的重要部位，而且在不同构造层、不同岩性中都应布点。

2) 节理发育程度

节理发育程度常以密度和频度来表示。节理密度或频度是指节理法线方向上单位长度内的节理条数，即条/米。如果几组节理都很陡，可以选定单位面积测定节理数。

3. 绘制节理玫瑰花图的方法

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1) 按照节理走向方位分组：将观测点所测得的节理的走向换算成北东和北西方向，按其走向方位角的大小，依次按一定间隔分组。分组间隔大小为10°，计算每组节理的平均走向。

2) 确定作图的坐标及比例尺：根据作图的需要和各组节理数目，选取一定长度的线段代表一条节理，然后以等于或稍大于按比例表示的、数目最多的那一组节理的线段的长度为半径，作半圆，过圆心作南北及东西线，在圆周上标明方位角。

3) 连线：从0°—10°一组开始，须次按各组平均走向方位角在半圆上作一记号，再从圆心向圆周上该点的半径方向，按该组节理数目和所定比例尺定出一点，此点即代表该组节理平均走向和节理数目。各组的点确定后，顺次将相邻组的点用直线连接。当其中某一组节理为零时，则连线回到圆心，然后再从圆心引出与下一组相连。 4) 写上图名和比例尺。 4．室内资料整理

1）清绘一份展示图，见附录1.硐室围岩展示图

2）记录每一测试段的导线方位、长度和起伏角、岩性特点、构造状况、岩体结构类型、主要解理的产状及间距、风化状况、渗水情况、硐室完好性等。见附录1 3）做出节理玫瑰花图，见附录1

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第八章 围岩的收敛变形试验

一.试验目的

1.周边位移产生的变形是隧道围岩应力状态变化最直观的

反映，测量周边位移可谓判断隧道空间的稳定性提供可靠地信息。 2.根据变形速率判断隧道围岩稳定程度，为二次砌衬提供合理的支护时间。

3.指导现场设计和施工。 二.试验原理

围岩同一断面会随着时间的增长还产生位移，故使用收敛计测量其间的位移，由于不同时间的位移不同，可以根据需要读出某两歌时间的位移。计算其差值为其时间间隔的位移量，在比上时间为其变形的速率。 三.试验仪器设备

KM-1型收敛计，主要由连接，测力，测距，三部分组成。 四.试验步骤

1.设置监测断面，最好靠近工作断面设置，但不宜太紧（避免别断面处碎石破坏到测试点)也不宜太远否则会漏掉该测量断面的位移值。根据相关规范，测点应在开挖面2米范围内安设，并保证爆破后20h内火下一次爆破前侧初次读数。断面间隔应根据相关工程规范和其属于的围岩类别进行设置。

2.测点的安设和测线的布置，在全面开挖时一般设置5个点，四条线如图7-1所示

测点尽量满足五个点在同一垂直平面1号和2号，5号和4号在

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以同一水平线上3号在拱顶。1.2号在起拱线附近，4.5号在施工地面1.5m左右。

3.测量频度可根据具体工程特点和相关规范进行设定。然后按规定的事件频度进行测量 五.试验数据整理

测量数据如表7-1所示，根据表7-1可画出围岩收敛S-t曲线图（图7-1），S为累计收敛值。由S-t曲线图可知：围岩在24天后仍未趋于稳定，尚不能采取支护措施。

图7-1 围岩收敛S-t曲线

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表7-1 围岩收敛A组数据

A组 断面位置：左洞k45+924 测试高度：1.7 累计 时间 (天) 0 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 16 17 18 19 20 22 23 24 测试 日期 7-7 7-9 7-10 7-12 7-13 7-14 7-15 7-16 7-17 7-18 7-19 7-20 7-21 7-23 7-24 7-25 7-26 7-27 7-29 7-30 7-31 尺孔 长度 (m) 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 11.775 温 度 (ºc) 19.1 20.9 22.8 24.5 21.8 24.7 25.3 26.4 25.7 23.5 27.2 25.7 28.0 22.3 24.8 23.5 25.4 23.8 21.7 19.7 22.6 31.10 31.47 31.76 32.00 32.12 32.51 32.62 32.66 32.81 32.94 33.04 33.31 33.49 33. 33.85 34.05 34.25 34.51 34.65 34.86 34.97 读 数 值 (mm) 31.09 31.46 31.77 32.01 32.11 32.52 32.61 32.67 32.81 32.93 33.04 33.30 33.50 33.63 33.85 34.06 34.25 34.51 34.65 34.88 35.07 31.10 31.47 31.77 31.99 32.10 32.53 32.61 32.67 32.82 32.93 33.04 33.30 33.50 33.63 33.85 34.06 34.26 34.50 34.66 34.87 34.98 米 修正温度：20ºc 修 正 值 (0.01mm) 每 次 变 形(mm) 累 计 变 形(mm) 备注 3113 3147 3176 3200 3211 3252 3261 3267 3281 3293 3304 3330 3350 3363 3386 3405 3425 3451 3465 3486 3502 0 0.34 0.29 0.24 0.11 0.41 0.09 0.06 0.14 0.12 0.11 0.26 0.2 0.13 0.23 0.19 0 0.34 0.63 0.87 0.98 1.39 1.48 1. 1.68 1.8 1.91 2.17 2.37 2.5 2.73 2.92 0.2 0.26 0.14 0.21 0.16 3.12 3.38 3.52 3.73 3.

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第九章 路基沉降观测试验

一.实验目的

随着对道桥等各项建筑工程的要求不断的提高，工程基础的稳定性和变形等各方面引起技术人员的高度重视。而在修建道路以及边坡大坝的工程项目中，其地基的沉降无疑是各个方面的重中之重。因此，为防止因地基的不均匀沉降而影响工程的施工进程及以后的使用，即防止因沉降引起的变形过大而造成的建筑构件断裂，失稳倒塌等破坏，在工程开始及在以后的使用过程中都要进行沉降观测，以保证其安全性。 一. 试验原理

在预先在工程项目的地基钻孔中的不同深度按置沉降环（其上只有磁环，使探头顺着钻孔向下移动，由于钻头上置也有磁铁，在下移动过程中两个磁铁感应而发出警报来提示你进行读数，对于同一个点在时间A和时间B所读出的数值不同，两点的差值即为该点的沉降值。 三.实验仪器设备

沉降环：（包括磁环，探头，轴杆，测量尺-用于读数值） 四.试验步骤

1.在需要沉降观测的地点进行沉降点布置。地面水准点每隔200米布一个；监测断面中，对于软土地基每隔100-200布置点，非软土每隔500-1000布置一个；每个断面布置3个监测点。在每个点的位置埋置沉降环。

2.实验前的准备：包括清理场地，连接电源，检查设备仪器是否可以正常使用等。

3.进行试验：将电源全部连接正确后开始试验。首先，将探头缓慢匀速的向钻孔中放置，当发出稳定警报声后方可读数（继续向下移动过程中不多读取数据直至底部）；然后使探头向上移动，还是有稳定的警报声读数：直至取出探头。

4.可根据需要进行必要的测试次数。 五.试验数据整理

本次路基沉降观测距离为820米，布置观测点八个，观测

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点布置和最终沉降量数据见表8-2。本组位于第一个观测点S-t数据表见表8-1及其S-t曲线如图8-1所示由图可知路基在380天后趋于稳定，此时终止路基填土进程。

表8-1 第一观测点S-t数据 沉降时间（D） 1 5 10 20 30 50 80 120 180 270 365 420 480 570 660 720 840 累计沉降量（MM） 14.24 16.57 19.34 24.44 29 36.74 45.55 53. 60.49 65.12 66.88 67.3 67.81 67.81 67.81 67.81 67.81 图8-1 A组S-t曲线图

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表8-2 观测点布置和最终沉降量

里程（KM） 50.84 50.87 51.06 51.1 51.367 51.488 51.62 51.66 最终沉降量（MM） 67.81 90.66 .7 70.88 85.55 .76 .55 68.67

图8-2 观测点与最终沉降量关系曲线

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结 束 语

本次实习在队长代树林老师、政委聂磊老师及王生、齐伟、陈立、沈世伟、王勇等实验员老师的辛勤指导下，在同学们的共同努力下经过16天终于完成了预定任务。

实习中不仅让我们把课堂上所学的知识更加巩固，又使我们能有亲自动手的机会，对课本知识更深刻地理解，对实际的操作有了清晰的认识和学习，还锻炼了我们发现问题、思考、解决问题的能力，和坚强的毅力，为今后走向生产部门作了很好地准备。但是对于在实习中发现的目前自己不能解决的问题，我将更加深入地学习，争取到更高一级的学习阶段迈进，学习更多，更深入的专业知识。

最后对指导我这次实习的老师和帮助我的同学们表示衷心的感谢！

编 者

2011年8月16日

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