中华人民共和国国家标准工程岩体试验方法标准GB/T50266-99 3
3.2.12 试验成果整理应符合下列要求:
(1)按下列公式计算变形参数:
(2)应绘制各测点的压力与变形关系曲线、各测点的压力与变形模量关系曲线、压力与弹性模量关系曲线以及与钻孔岩心柱状图相对应的沿孔深的弹性模量、变形模量分布图。
(3)钻孔变形试验记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、钻孔岩心柱状图、测点深度、试验方法、测点方向、测点钻孔直径、初始压力、各级压力下的读数。
4 岩体强度试验
4.1 岩体结构面直剪试验
4.1.1 岩体结构面直剪试验适用于岩体中的各类结构面。
4.1.2 试验地段的开挖,应减少对岩体结构面产生扰动和破坏。
4.1.3 在岩体的预定部位加工试体,并应符合下列要求:
(1)结构面剪切面积不宜小于2500cm2,最小边长不宜小于50cm,试体高度不宜小于最小边长的1/2。
(2)试体间距宜大于最小边长。
(3)试体的推力方向应与预定剪切方向一致。
(4)在试体的推力部位,应留有安装千斤顶的足够空间,平推法应开挖千斤顶槽。
(5)试体周围结构面的充填物及浮渣应清除干净。
(6)对结构面上部不需要浇筑保护套的完整岩石试体,各个面应大致修凿平整,顶面宜平行预定剪切面;对加压过程中可能出现破裂或松动的试体,应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,顶面应平行预定剪切面,底部应在预定剪切面的上部边缘。
4.1.4 对剪切面倾斜的试体或有夹泥层的试体,在加工前,应采取保护措施。
4.1.5 试体可在天然含水状态下剪切,也可在人工浸水条件下剪切。
1.4.6 每组试验试体的数量,不宜少于5个。
4.1.7 地质描述应包括下列内容:
(1)试验地段开挖、试体制备方法及出现的情况。
(2)结构面的产状、成因、类型、连续性、结构面壁强度及起伏情况。
(3)充填物的厚度、矿物成分、颗粒组成、泥化软化程度、风化程度、含水状态等。
(4)结构面两侧岩体的名称、结构及主要矿物成分。
(5)试段的地下水情况。
(6)应提供试验地段工程地质图、试体地质素描图和结构面剖面示意图。
4.1.8 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)液压千斤顶或液压枕。
(2)液压泵及管路。
(3)稳压装置。
(4)压力表。
(5)垫板。
(6)滚轴排。
(7)传力柱。
(8)传力块。
(9)斜垫块。
(10)反力装置。
(11)测表支架。
(12)磁性表座。
(13)位移测表。
4.1.9 法向荷载系统安装应符合下列规定:
(1)在试体顶部铺设一层水泥砂浆,放上垫板,轻击垫板,使垫板平行预定剪切面。试体顶部也可铺设橡皮板或细砂。
(2)在垫板上依次放上滚轴排、垫板、液压千斤顶或液压枕、垫板、传力柱及顶部垫板。
(3)在垫板和反力座之间浇筑混凝土或安装反力装置。
(4)安装完毕后,可起动千斤顶稍加压力,使整个系统结合紧密。
(5)应使整个系统的所有部件,保持在加压方向的同一轴线上,并垂直预定剪切面。垂直荷载的合力应通过预定剪切面中心。
(6)应保证法向荷载系统具有足够的刚度和强度。当剪切面为倾斜时,对法向荷载系统应加支撑。
(7)为适应剪切过程中可能出现的试体上抬现象,液压千斤顶活塞在安装前应起动部分行程。
4.1.10 剪切荷载系统安装应符合下列规定:
(1)在试体受力面用水泥砂浆粘贴一块垫板,使垫板垂直预定剪切面。在垫板后依次安放传力块(平推法)或斜垫板(斜推法)、液压千斤顶、垫板。在垫板和反力座之间浇筑混凝土。
(2)应使剪切方向与预定的推力方向一致,其投影应通过预定剪切面中心。平推法剪切荷载作用轴线应平行预定剪切面,着力点与剪切面的距离不宜大于剪切方向试体长度的5%;斜推法剪切荷载方向应按预定的角度安装,剪切荷载和法向荷载合力的作用点应在预定剪切面的中心。
4.1.11 量测系统安装应符合下列规定:
(1)安装测表支架,支架的支点应在变形影响范围以外。
(2)在支架上通过磁性表座安装测表。在试体的对称部位,分别安装剪切位移和法向位移测表,每种测表数量不宜少于2只,量测试体的绝对位移。
(3)根据需要,可在试体与基岩表面之间,布置量测试体相对位移的测表。
4.1.12 水泥砂浆和混凝土应进行养护。
4.1.13 法向荷载的施加方法应符合下列规定:
(1)在每个试体上分别施加不同的法向荷载,其值为最大法向荷载的等分值,其最大法向应力不宜小于预定法向应力。
(2)对具有充填物的试体,最大法向荷载的施加,以不挤出充填物为宜。
(3)对每个试体,法向荷载宜分4~5级施加,每隔5min施加一级,并测读每级荷载下的法向位移。在最后一级荷载作用下,要求法向位移值相对稳定,然后施加剪切荷载。
(4)法向位移的稳定标准为:对无充填结构面,每隔5min读数1次,连续两次读数之差不超过0.01mm;对有充填物结构面,可根据结构面的厚度和性质,按每隔10min或15min读数1次,连续两次读数之差不超过0.05mm。
(5)在剪切过程中,应使法向荷载始终保持为常数。
4.1.14 剪切荷载的施加方法应符合下列规定:
(1)按预估的最大剪切荷载分8~12级施加,当剪切位移明显增大时,可适当增加剪切荷载分级。
(2)剪切荷载的施加以时间控制:对无充填结构面每隔5min加荷1次;对有充填物结构面可根据剪切位移的大小,按每隔10min或15min加荷1次。加荷前后均需测读各测表读数。
(3)试体剪断后,应继续施加剪切荷载,直到测出大致相等的剪切荷载值为止。
(4)将剪切荷载缓慢退荷至零,观测试体回弹情况。根据需要,调整设备和测表,按上述同样方法进行摩擦试验。
(5)当采用斜推法分级施加斜向荷载时,应同步降低由于施加斜向荷载而产生的法向分荷载增量,保持法向荷载始终为一常数。
4.1.15 试验结束后,应对剪切面进行描述:
(1)准确量测剪切面面积。
(2)详细记述剪切面的破坏情况,擦痕的分布、方向、长度。
(3)测定剪切面的起伏差,绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线。
(4)对结构面中的充填物,应记述其组成成分、性质、厚度。必要时应测定充填物的物理性质。
4.1.16 试验成果整理应符合下列要求:
(1)平推法按式(2.11.12-1)和式(2.11.12-2)计算各法向荷载下的法向应力和剪应力。
(2)斜推法按下式计算各法向荷载下的法向应力和剪应力:
(3)绘制各法向应力下的剪应力与剪切位移及法向位移关系曲线。
(4)根据上述曲线确定各阶段特征点剪应力。
(5)绘制各阶段的剪应力和法向应力的关系曲线,确定相应的抗剪强度参数。
(6)岩体结构面直剪试验记录应包括工程名称、试体编号、试体位置、试验方法、试体描述、剪切面积、测表布置、各法向荷载下各级剪切荷载时的法向位移及剪切位移。
4.2 岩体直剪试验
4.2.1 岩体直剪试验适用于各类岩体。
4.2.2 试体应符合下列要求:
(1)在预定的试验部位加工成方形试体,其底部剪切面积不宜小于2500cm2,最小边长不宜小于50cm,试体高度不宜小于最小边长的1/2。试体周围岩面宜修凿平整。
(2)需要浇筑保护套的试体,保护套底部应达到预定的剪切缝上部边缘。剪切缝的宽度,宜为推力方向试体长度的5%。
(3)其它应符合本标准第4.1.2~4.1.3条和第4.1.5~4.1.6条的规定。
4.2.3 地质描述应包括下列内容:
(1)试验地段开挖、试体制备的方法及出现的情况。
(2)岩石名称、结构及主要矿物成分。
(3)岩体结构面的类型、产状、宽度、延伸性、密度、充填物性质以及与受力方向的关系等。
(4)试验段岩体完整程度、风化程度及地下水情况。
(5)应提供试验地段工程地质图、试体展示图。
4.2.4 主要仪器和设备应符合本标准第4.1.8条的规定。
4.2.5 设备安装应符合下列规定:
(1)斜推法试验中,剪切荷载和法向荷载合力的作用点应通过预定剪切面的中心,并通过预留剪切缝宽的1/2处(图4.2.5.)。
(2)其它应符合本标准第4.1.9~4.1.12条的有关规定。
4.2.6 试验及稳定标准应符合下列规定:
(1)法向荷载一次施加完毕,加荷后立即读数,以后每隔5min读数1次,当连续二次读数之差不超过0.01mm时,即认为稳定,可施加剪切荷载。
(2)剪切荷载按预估最大剪切荷载分8~12级施加,每隔5min加荷1次,加荷前后均需测读各测表读数。
(3)其它应符合本标准第4.1.13~4.1.14条的有关规定。
4.2.7, 试验结束后,应对剪切面进行下列描述:
(1)准确量测剪切面面积。
(2)详细记述剪切面的破坏情况:破坏形式及范围;剪切碎块的大小、位置及范围;擦痕的分布、方向及长度。
(3)绘制剪切面素描图并作剪切面等高线图。测定剪切面的起伏差,绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线。
4.2.8 试验成果整理应符合本标准第4.1.16条的要求。
5 岩体应力测试
5.1 孔壁应变法测试
5.1.1 孔壁应变法测试适用于无水、完整或较完整的岩体。
5.1.2 在测点的测段内,岩性应均一、完整。
5.1.3 地质描述应包括下列内容:
(1)钻孔钻进过程中的情况。
(2)岩石名称、结构及主要矿物成分。
(3)岩体结构面的类型、产状、宽度、充填物性质。
(4)测点的地应力现象。
(5)应提供区域地质图、测区工程地质图、测点工程地质剖面图和钻孔柱状图。
5.1.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)钻机。
(2)金刚石钻头:包括小孔径钻头、大孔径钻头、扩孔器、磨平钻头和锥形钻头。规格应与应变计配套。
(3)孔壁应变计。
(4)电阻应变仪。
(5)安装器具。
(6)围压器。
5.1.5 测试准备应包括下列内容:
(1)根据测试要求,选择适当场地,并将钻机安装牢固。
(2)用大孔径钻头钻至预定测试深度。取出岩心,进行描述。
(3)用磨平钻头磨平孔底,用锥形钻头打喇叭口。
(4)用小孔径钻头钻测试孔,要求与大孔同轴,深50cm。取出岩心进行描述;当孔壁不光滑时,应采用金刚石扩孔器扩孔;当岩心破碎时,应重复(2)(3)步骤,直至找到完整岩心位置。
(5)清洗测试孔,并对孔壁进行干燥处理。
5.1.6 仪器安装应符合下列规定:
(1)在测试孔孔壁和应变计上均匀涂上粘结胶。
(2)用安装器将应变计送入测试孔,就位定向,并施加一定的预压力,保证应变计牢固地粘结在孔壁上。
(3)待粘结胶充分固化后,检查系统绝缘值不应小于100MΩ。
(4)取出安装器,量测测点方位角及深度。
5.1.7 测试及稳定标准应符合下列规定:
(1)从钻具中引出应变计电缆,接通仪器。向钻孔内注水,每隔10min读数1次,连续3次读数相差不超过5με时,即认为稳定,并将此读数作为初始值。
(2)按预定分级深度钻进,进行套钻解除,每级深度宜为2cm。每解除一级深度,停钻读数,连续读取2次。
(3)套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区。解除至一定深度后,应变计读数趋于稳定。但最小解除深度,即应变计中应变丛位置至解除孔孔底深度,不得小于岩心外径的1倍。
(4)向钻孔内继续注水,每隔10min读数一次,连续3次读数之差不超过5με时,可认为稳定,不再解除。
(5)在解除过程中,当发现异常情况时,应及时停机检查,并记录备案。
(6)检查系统绝缘值。退出钻具,并取出岩心,进行描述。
5.1.8 岩心围压试验应按下列步骤进行:
(1)现场测试结束后,应立即将解除后的岩心连同其中的应变计放入围压器中,进行围压率定试验。其间隔时间,不宜超过24h。
(2)当采用大循环加压时,压力宜分为5~10级,最大压力应大于预估的岩体最大主应力。大循环次数不应少于3次。
(3)当采用逐级加压时,读数稳定标准应符合本标准第5.1.7条的规定。
5.1.9 测试成果整理应符合下列要求:
(1)按本标准附录A的规定计算岩体空间应力。
(2)根据岩心解除应变值和解除深度,绘制解除过程曲线。
(3)根据围压试验资料,绘制压力与应变关系曲线,计算岩石弹性模量和泊松比。
(4)孔壁应变法测试记录应包括工程名称、测点编号、测点位置、试验方法、地质描述、测试深度、相应于解除深度的各电阻片应变值、各电阻片及应变丛布置、钻孔轴向方位角、围压率定曲线。
5.2 孔径变形法测试
5.2.1 孔径变形法测试适用于完整和较完整的岩体。
5.2.2 在测点的测段内,岩性应均一、完整。
5.2.3 地质描述应符合本标准第5.1.3 条的规定。
5.2.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)孔径变形计。
(2)其它应符合本标准第5.1.4条(1)、(2)、(4)~(6)的规定。
5.2.5 进行测试准备,并应符合本标准第5.1.5条(1)~(4)的规定,并冲洗测试孔,直至回水不含岩粉为止。
5.2.6 仪器安装应符合下列规定:
(1)将孔径变形计与应变仪连接,然后装上定位器,用安装杆送入测试孔内。孔径变形计应变钢环的预压缩量宜为0.2~0.4mm。在将孔径变形计送入测试孔的过程中,应观测仪器读数变化情况。
(2)将孔径变形计送至预定位置后,适当锤击安装杆端部,使孔径变形计锥体楔入测试孔内,与孔口牢固接触。
(3)退出安装杆,从仪器端卸下孔径变形计电缆,从钻具中引出,重新接通电阻应变仪,进行调试并读数。
(4)记录定向器读数,量测测点方位角及深度。
5.2.7 测试及稳定标准应符合本标准第5.1.7条的规定。
5.2.8 岩心围压试验应符合本标准第5.1.8条的规定。
5.2.9 测试成果整理应符合下列要求:
(1)按本标准附录A的规定计算岩体空间应力和平面应力。
(2)根据套钻解除时的仪器读数和解除深度,绘制解除过程曲线。
(3)根据围压试验资料,绘制压力与孔径变形关系曲线,计算岩石弹性模量和泊松比。
(4)孔径变形法测试记录应包括工程名称、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、相应于解除深度的各电阻片应变值、孔径变形计触头布置、钻孔轴向方位角、测孔直径、钢环率定系数、围压率定曲线。
5.3 孔底应变法测试
5.3.1 孔底应变法测试适用于无水、完整或较完整的岩体。
5.3.2 在测点测段内,岩性应均一、完整或较完整。
5.3.3 地质描述应符合本标准第5.1.3条的规定。
5.3.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)钻机。
(2)金刚石钻头,包括大孔径钻头、粗磨钻头、细磨钻头;其规格应与应变计配套。
(3)孔底应变计。
(4)电阻应变仪。
(5)安装器具。
(6)围压器。
5.3.5 测试准备应包括下列内容:
(1)根据测试要求,选择适当场地,并将钻机安装牢固。
(2)钻至预定深度后,取出岩心,进行描述。当不能满足测试要求时,应继续钻进,直至到合适部位。
(3)用粗磨钻头将孔底磨平,再用细磨钻头精磨。
(4)清洗孔底,并进行干燥处理。
5.3.6 仪器安装应符合下列规定:
(1)在钻孔底面和孔底应变计底面分别均匀涂上粘结胶。用安装器将孔底应变计送入钻孔底部,定向就位,并施加一定压力,使应变计与孔底岩面紧密粘贴。
(2)待胶液充分固化后,检查系统绝缘值,不应小于100MΩ。
(3)取出安装器,量测测点方位角及深度。
5.3.7 测试及稳定标准应符合下列规定:
(1)按本标准第5.1.7条(1)、(2)的规定进行初始值读数和按预定分级深度钻进。
(2)继续钻进解除至一定深度后,应变计读数将趋于稳定,但最小解除深度不得小于岩心直径的4/5。
(3)按本标准第5.1.7条(4)~(6)的规定进行读数和记录解除过程的情况。
5.3.8 围压试验时,若解除的岩心过短,可接装岩性相同的岩心或材料性质接近的衬筒进行。其它应符合本标准第5.1.8条的规定。
5.3.9 测试成果整理应符合下列要求:
(1)按本标准附录A的规定计算岩体空间应力。
(2)根据岩心解除应变值和解除深度,绘制解除过程曲线。
(3)根据围压试验资料,绘制压力与应变关系曲线,计算岩石弹性模量和泊松比。
(4)孔底应变法测试记录应包括工程名称、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、相应于解除深度的各电阻片应变值、各电阻片及应变丛布置、钻孔轴向方位角、围压率定曲线。
6 岩体原位观测
6.1 地下洞室围岩收敛观测
6.1.1 地下洞室围岩收敛观测适用于各类围岩。
6.1.2 观测布置应符合下列要求:
(1)应根据地质条件、围岩应力大小、施工方法、支护形式及围岩的时间和空间效应等因素,按一定间距选择观测断面和测点位置。观测断面间距宜大于2倍洞径。
(2)观测断面与开挖掌子面的距离不宜大于1.0m。
(3)基线的数量和方向应根据洞室的形状和大小确定。
(4)测点应牢固地埋设在岩石表面,其深度不宜大于10cm。
6.1.3 地质描述应包括下列内容:
(1)观测段的岩石名称、结构及主要矿物成分。
(2)岩体结构面的类型、产状、宽度及充填物性质。
(3)地下洞室开挖过程中岩体应力特征。
(4)水文地质条件。
(5)应提供观测断面地质剖面图和观测段地质展视图。
6.1.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)收敛计。
(2)钻孔工具。
(3)测桩。
(4)温度计。
6.1.5 观测准备应包括下列内容:
(1)应清除测点埋设处的松动岩石。
(2)用钻孔工具垂直洞壁钻孔,将测桩固定在孔内,并在孔口设保护装置。
(3)收敛计在观测前必须进行标定。
6.1.6 仪器安装应符合下列规定:
(1)观测前应将测桩端头擦洗干净。
(2)将收敛计两端分别固定在基线两端的测桩上,按预计的测距固定尺长。
6.1.7 观测及稳定标准应符合下列规定:
(1)调节拉力装置,使钢尺达到恒定张力,读记收敛值。
(2)重复本条(1)的程序2次,取3次读数的平均值作为计算值。3次读数差,不应大于收敛计的精度范围。
(3)观测的同时,测记收敛计的环境温度。
(4)观测时间间隔,应根据工程需要或围岩收敛情况确定。
6.1.8 观测成果整理应符合下列要求:
(1)按下列公式计算经温度修正的实际收敛值:
(2)应绘制收敛值与时间关系曲线、收敛值与开挖空间变化关系曲线以及收敛值的断面分布图。
(3)地下洞室围岩收敛观测记录应包括工程名称、观测段和观测断面及观测点的编号与位置、基线长度、地质描述、收敛计编号、收敛计读数、观测时间、观测时的环境温度、观测断面与开挖掌子面的间距。
6.2 钻孔轴向岩体位移观测
6.2.1 钻孔轴向岩体位移观测适用于各类岩体。
6..2.2 观测布置应符合下列要求:
(1)观测断面及断面上观测孔的数量,应根据工程规模、工程特点以及地质条件进行布置。
(2)观测孔的深度和方向,应根据观测目的和地质条件确定。观测孔的深度应超出应力扰动区。
(3)观测孔中测点的位置,宜根据位移变化梯度确定,梯度大的部位测点应加密。测点应避开构造破碎带。孔口或孔底应布置测点。
6.2.3 地质描述应包括下列内容:
(1)观测孔钻孔柱状图。
(2)其它应符合本标准第6.1.3条的规定。
6.2.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)钻孔设备。
(2)钻孔轴向位移计。
(3)安装及回收器。
6.2.5 观测准备应包括下列内容:
(1)在预定部位,按要求的孔径、方向和深度钻孔。孔口松动岩石应清除干净,孔口应保持平整。
(2)钻孔达到要求深度后,应将钻孔冲洗干净,并检查钻孔的通畅程度。
6.2.6 仪器安装应符合下列规定:
(1)根据预定位置,由孔底向孔口逐点安装测点或固定点,应防止测点与固定点之间传递位移的连接件相互干扰。
(2)孔口应设保护装置。当有电缆引出线时,电缆引出线和集线箱应采取保护措施。
(3)调整每个测点的初始读数。
(4)现场仪器安装情况应进行记录。
6.2.7 观测及稳定标准应符合下列规定:
(1)每个测点应重复测读3次,取其平均值。3次读数差不应大于仪器精度范围。
(2)观测时间间隔,应根据工程需要或岩体位移情况确定。
6.2.8 观测成果整理应符合下列要求:
(1)绘制测点位移与时间关系曲线。
(2)绘制同一时间测孔内的测点位移与深度关系曲线。
(3)绘制测点位移与断面和空间关系曲线。
(4)对地下洞室,应绘制测点位移随掌子面距离变化的过程曲线。
(5)钻孔岩体轴向位移观测记录应包括工程名称、观测断面和观测孔及测点的编号与位置、地质描述、轴向位移读数值、观测时间、观测断面与开挖掌子面的距离。
6.3 钻孔横向岩体位移观测
6.3.1 钻孔横向岩体位移观测适用于各类岩体。
6.3.2 观测布置应符合下列要求:
(1)观测孔的布置,应根据工程岩体受力情况和地质条件,重点布置在最有可能发生滑移,或对工程施工及运行安全影响最大的部位。
(2)观测孔的深度应超过预计滑移带5m。
6.3.3 地质描述应包括下列内容:
(1)观测区段的岩石名称、岩性及地质分层。
(2)岩体结构面的类型、产状、宽度及充填物性质。
(3)应提供观测孔钻孔柱状图、观测区段地质纵横剖面图和观测区段平面地质图。
6.3.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)钻孔设备。
(2)伺服加速度计式滑动测斜仪。
(3)测斜管和管接头。
(4)安装设备。
(5)灌浆设备。
6.3.5 观测准备应包括下列内容:
(1)在预定部位,按要求的孔径和深度,沿铅直方向钻孔。钻孔直径应大于测斜管外径50mm。
(2)钻孔达到要求深度后,应将钻孔冲洗干净,检查钻孔的通畅程度。
6.3.6 测斜管安装应符合下列规定:
(1)按要求长度将测斜管逐节进行预接,打好铆钉孔,并在对接处作对准标记及编号,底部测斜管下端应密封端盖。对接处导槽应对准,铆钉孔应避开导槽。
(2)按测斜管的对准标记和编号逐节对接、固定和密封后,缓慢地吊入钻孔内,直至将测斜管全部下入钻孔内。
(3)调整导槽方向,其中一对导槽方向宜与预计的岩体位移方向一致,用模拟测头检查导槽畅通无阻后,将导管就位锁紧。
(4)将灌浆管沿测斜管外侧下入孔内至孔底以上1m处进行灌浆。灌浆材料应按要求配制。
(5)可在测斜管内灌注清水并施加压重。
(6)灌浆结束后,孔口应设保护装置。待浆液固化后,应量测测斜管导槽方位。
(7)测斜管现场安装情况应进行记录。
6.3.7 观测应符合下列规定:
(1)用模拟测头检查测斜孔导槽。
(2)使测斜仪测读器处于工作状态,将测头导轮插入测斜管导槽内,缓慢地下至孔底,然后由孔底开始自下而上沿导槽全长每隔一定间距测读1次,记录测点深度和读数。测读完毕后,将测头旋转180°插入同一对导槽内,按以上方法再测1次,测点深度应与第1次相同。测读完一对导槽后,将测头旋转90°,按相同的程序,测量另一对导槽的两个方向的读数。
(3)每一深度的正反两读数的绝对值宜相同;当读数有异常时,应及时补测。
(4)浆液固化后,应按一定的时间间隔进行测读,取其稳定值作为观测值的基准值。
(5)校核测斜管导槽方位。
(6)按本条(1)、(2)、(3)的程序进行位移观测。
(7)观测时间间隔,应根据工程需要或岩体位移情况确定。
6.3.8 观测成果整理应符合下列要求:
(1)绘制变化值与深度关系曲线。
(2)绘制位移与深度关系曲线。
(3)对于有明显位移的部位,应绘制该深度的位移与时间的关系曲线。
(4)钻孔横向岩体位移观测记录应包括工程名称、观测测孔的编号及位置、导槽方向、地质描述、测斜管安装情况、各个深度的读数值、观测时间。
7 岩石声波测试
7.1 岩块声波速度测试
7.1.1 岩块声波速度测试适用于能制成规则试件的各类岩石。
7.1.2 试件应符合本标准第2.7.2~2.7.6条的要求。
7.1.3 试件描述应符合本标准第2.7.7条的要求。
7.1.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)钻石机、锯石机、磨石机、车床等。
(2)测量平台。
(3)岩石超声波参数测定仪。
(4)纵、横波换能器。
(5)测试架。
7.1.5 测试应按下列步骤进行:
(1)选用换能器的发射频率,应满足下列公式要求:
(2)测定纵波速度时,耦合剂宜采用凡士林或黄油;测定横波速度时,耦合剂宜采用铝箔或铜箔。
(3)可采用直透法或平透法布置换能器,并应量测两换能器中心的距离。
(4)对非受力状态下的测试,应将试件置于测试架上,对换能器施加约0.05MPa的压力,测读纵波或横波在试件中行走的时间;对受力状态下的测试,宜与单轴压缩变形试验同时进行。
(5)测试结束后,应测定超声波在标准有机玻璃棒中的传播时间,绘制时距曲线并确定仪器系统的零延时,或将发射、接收换能器对接,测读零延时。
7.1.6 测试成果整理应符合下列要求:
(1)按下列公式计算岩块的纵波速度和横波速度:
(2)计算值取3位有效数字。
(3)岩块声波速度测试记录应包括工程名称、取样位置、试件编号、试件描述、试件尺寸、测试方法、换能器间的距离、传播时间、仪器系统的零延时。
7.2 岩体声波速度测试
7.2.1 岩体声波速度测试适用于各类岩体。
7.2.2 测点布置应符合下列要求:
(1)测点可选择在平洞、钻孔、风钻孔或地表露头。
(2)对各向同性岩体的测线,宜按直线布置;对各向异性岩体的测线,宜分别按平行和垂直岩体主要结构面布置。
(3)相邻二测点的距离,当采用换能器激发时,距离宜为1~3m;当采用电火花激发时,距离宜为10~30m;当采用锤击激发时,距离应大于3m。
(4)单孔测试时,源距不得小于0.5m,换能器每次移动距离不得小于0.2m。
(5)在钻孔或风钻孔中进行孔间穿透测试时,换能器每次移动距离宜为0.2~1.0m。
7.2.3 地质描述应包括下列内容:
(1)岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质等。
(2)岩体结构面的产状、宽度、粗糙程度、充填物性质、延伸情况等。
(3)层理、节理、裂隙的延伸方向与测线的关系。
(4)测线、测点平面地质图、展示图及剖面图。
(5)钻孔柱状图。
7.2.4 主要仪器和设备应包括下列各项:
(1)岩体声波参数测定仪。
(2)孔中接收、发射换能器。
(3)一发双收单孔测试换能器。
(4)弯曲式接收换能器。
(5)夹心式发射换能器。
(6)干孔测试设备。
(7)声波激发锤。
(8)电火花振源。
7.2.5 岩体表面声波速度测试准备应包括下列内容:
(1)测点表面应大致修凿平整,并对各测点进行编号。
(2)测点表面应擦净。纵波换能器应涂1~2mm厚的凡士林或黄油;横波换能器应垫多层铝箔或铜箔。并应将换能器放置在测点上压紧。
(3)量测接收换能器与发射换能器或接收换能器与锤击点之间的距离。测距相对误差应小于1%。
7.2.6 钻孔或风钻孔中岩体声波速度测试准备应包括下列内容:
(1)钻孔或风钻孔应冲洗干净,将孔内注满水,并对各孔进行编号。
(2)进行孔间穿透测试时,量测两孔口中心点的距离,测距相对误差应小于1%;当两孔轴线不平行时,应量测钻孔的倾角和方位角,计算不同深度处两侧点间的距离。
(3)软岩宜采用干孔测试。
7.2.7 架设仪器并开机预热。当采用换能器激发声波时,应将仪器置于内同步工作方式;当采用锤击或电火花振源激发声波时,应将仪器置于外同步工作方式。
7.2.8 试验及稳定标准应符合下列规定:
(1)将荧光屏上的光标关门讯号调整到纵、横波初至位置,测读声波传播时间;或者利用自动关门装置,测读声波传播时间。
(2)每一对测点读数3次,读数之差不宜大于3%。
(3)测试结束前,应确定仪器与换能器系统的零延时值。
7.2.9 测试成果整理应符合下列要求:
(1)按下列公式计算岩体的纵波速度和横波速度:
(2)计算值取3位有效数字。
(3)岩体声波速度测试记录应包括工程名称、、测点编号、测点位置、测试方法、测点描述、测点布置、测点间距、传播时间、仪器系统的零延时。
附录A 岩体应力计算
A.1 应力分量计算
A.1.1 孔壁应变法大地坐标系下空间应力分量应按下列公式计算:
A.1.2 孔径变形法应力分量计算应符合下列要求:
(1)按下列公式计算实测孔径应变εi:
(2)按下列公式计算大地坐标系下的空间应力分量:
(3)按下列公式计算平面应力分量:
A.1.3 孔底应变法大地坐标系下的空间应力分量应按下列公式计算:
A.2 主应力计算
A.2.1 空间主应力大小及其方向的计算应符合下列要求:
(1)按下列公式计算主应力:
(2)按下列公式计算主应力与大地坐标系各轴夹角的方向余弦:
(3)按下列公式计算主应力的倾角αi和方位角βi
A.2.2 平面主应力大小及其方向的计算应符合下列要求:
(1)按下列公式计算主应力:
(2)按下列公式计算主应力方向:
附录B 本标准用词说明
B.0.1 为便于在执行本标准条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
(1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用"必须"; 反面词采用"严禁"。
(2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用"应"; 反面词采用"不应"或"不得"。
(3)表示允许稍有选择,在条件许可时,首先应这样做的用词:
正面词采用"宜"或"可"; 反面词采用"不宜"。
B.0.2 条文中指明应按其他有关标准、规范执行的,写法为"应符合……的规定"或"应按……执行"。
本标准主编单位、参加单位和主要起草人名单
主编单位: 水电水利规划设计总院
参加单位:成都勘测设计研究院
中国水利水电科学研究院
长沙矿冶研究院
煤炭科学研究院
武汉岩体土力学研究所
长江科学院
黄河水利委员会勘测规划设计院
昆明勘测设计研究院
东北勘测设计院
铁道科学研究院西南研究所
主要起草人: 陈祖安 张性一 陈梦德 李 迪 陈扬辉 傅冰骏 崔志莲 潘青莲 袁澄文 王永年 阎政翔 夏万仁 陈成宗 郭惠丰 吴玉山 刘永燮