岩体原位变形测试课件

1、第11章 岩体原位变形测试岩体原位变形测试是通过加压设备将力(荷载)施加在选定的岩体面上并测定岩体的变形。测试方法有静力法和动力法两类。本章介绍各种静力测试方法。前 言 岩体变形特性指标，通常包括变形模量、弹性模量、泊松比。岩体模量分切线模量和割线模量(又称变形模量)。 岩体原位变形测试的目的是为工程设计中地(坝)基、地下建筑物和边坡稳定分析，提供变形特性参数(变形、弹性模量和泊松比等)，并研究其变形特性。1. 承压板法2. 狭缝法3. 单（双）轴压缩法4. 水压法5. 双筒法6. 径向千斤顶法7. 钻孔变形计法8. 工程试验数据与实例目 录1.1 原理 承压板法采用钢性(或柔性)承压板，在其

2、上用千斤顶(或压力枕)对岩体表面施加压力，并测量岩体的变形，按均质、连续、各向同性半无限空间弹性体的Boussinesg公式计算岩体变形特性指标。 承压板按刚度分为刚性和柔性两种。刚性与柔性的判别见表。刚性承压板通常采用刚板或钢筋混凝土板，形状以圆形为宜。柔性承压板多用压力枕垫以硬木或砂浆组成，形状多为环形或矩形。1. 承压板法K1变形系数，随承压板的形状、刚性或柔性、测点位置不同而不同。圆形刚性板中心点为0.88; 对圆形柔性板中心点为1.0。Wo，代以全变形值时，获得岩体变形模量;代以弹性变形值时，获得岩体弹性模量。1.2仪器设备 承压板法的主要仪器设备为加载系统、传力系统和测量系统。 承

3、压板试验中，承压板的形状、尺寸、刚性程度及其距试洞边界距离，对试验成果有一定影响，故应综合优选。通常采用承压板圆形直径为50cm左右;矩形边长为40-50cm。1.3试点制备与描述 (1)试点制备 试点受压力方向应尽可能与建筑物基础实际受力方向一致。试点范围内岩体表面用人工凿平，起伏差一般不超过3-5mm。若岩体较破碎，可用薄层砂浆抹平。 试点的顶板(或后座)30cm x 30cm范围内浇注砂浆(或混凝土)。采用柔性承压板时，可将后座岩壁按测点要求制备，以便同时布置量表测试。 (2)试点布置 试点距洞壁一般不小于1.5倍承压板直径(或矩形的最大边长)。承压板边缘距掌子面不小于2倍承压板直径(或

4、矩形的最大边长)。试点与试点的距离应大于2m。1.4 仪器设备安装加载传力系统测量系统：多点位移计 1.5施加压力与观测(1)试验的最大压力及其分级：1.2倍，5级1.5施加压力与观测(2)加压方式1.5施加压力与观测(3)变形稳定标准：10分钟绝对变化，一定时间内相对变化，只以时间（30min）1.6 试验成果整理(1)绘制压力与变形关系曲线(2)计算岩体变形(弹性)模量1.7 影响因素承压板的大小，刚度；加压方式变形稳定标准试点的边界条件磁性表架、测量支架的刚度影响温度影响2.1试验原理和适用范围 狭缝法又称狭槽法，它是在岩体中挖凿一狭槽，埋入压力枕，通过压力枕向狭缝两侧岩体加压，同时测量

5、岩体的变形，按均匀、连续、各向同性的无限弹性平面问题，计算岩体的变形特性指标。 本试验方法适用于工程建设中的坚硬、半坚硬岩体。2. 狭缝法2.2 仪器设备2.3 试验程序2.4 试验成果整理需要指出，不同测点所得的结果不尽相同。因此，一般宜采用距压力枕1/3处测点的数据计算模量。3. 单（双）轴压缩法试验成果整理4. 水压法试验成果整理 双筒法(又称橡皮囊法)是在现场岩体中开挖一竖坑(或斜坑)，坑壁用混凝土分缝衬砌，通过坑内安装上、下(有时上、中和下)橡皮囊和钢筒构成的压力室，由水泵向橡皮囊内压水，测定坑周岩体的变形，按弹性地基梁的Winkler假定公式计算岩体的抗力系数，或按弹性理论厚壁圆管

6、公式计算岩体变形(弹性)模量，为工程设计提供资料。5. 双筒法径：137cm深：250cm 径向千斤顶法是在现场隧洞(或勘探平洞)内，选取一洞段(或重新开挖试验洞)进行岩体变形测试的一种方法。试验原理和方法与水压法大致相同，是通过压力枕向洞壁岩体施加均匀压力(水压法为水压力、径向千斤顶法一般为油压力)，由埋设的仪表测量洞壁岩体变形量，按弹性理论厚壁圆管公式计算岩体变形(弹性)模量和弹性地基梁的Winkler假定公式计算岩体的抗力系数。 径向千斤顶法利用钢框架(承力架)上布置的压力枕对洞壁岩体施加压力，与水压法相比，具有衬砌不用防渗、测量系统不用防水，试验过程中调表、换表和检查较方便等优点。其缺

7、点是钢框架和压力枕安装工序多、拆卸不便，液压钢枕易于损坏。 径向千斤顶法适用于各类坚硬和半坚硬岩体。6. 径向千斤顶法 钻孔变形计法是钻孔膨胀计、钻孔弹模计和钻孔压力计的统称，是在岩体钻孔中，通过膨胀计(或压力计)的橡皮囊对孔壁岩体施加压力并测定其变形，按弹性理论厚壁圆管公式计算岩体变形模量。7. 钻孔变形计法亭子口电站水平层状岩体变形特性试验研究官庄铁矿深埋破碎矿体开采岩体变形测试分析关于层状岩体变形试验的建议方法乌东德水电站坝址岩体变形试验与地质分析8. 工程试验数据与实例亭子口电站水平层状岩体变形特性试验研究(1)对于厚层均质岩体,圆形刚性承压板法变形试验成果能够较好地反映试验岩体的变形特性。(2)对于成层状岩体以及含有裂隙、断层破碎带、软弱夹层等非均匀、复杂介质组成的岩体,传统的圆形刚性承压板法变形试验成果所反映的是试验加压点以下岩体的综合变形特性,而非加压岩体本身的变形特性。对于该类岩体,须在传统的承压板法变形试验基础上发展一种新的与分层弹模计算方法相匹配的层状岩体变形试验方法,以便更好地解决工程实际中需要的各层岩体或软弱层带的变形模量的问题。结 论传统的岩体承压板法变形试验以假定岩体为半无限均质弹性介质为前提，只能得出一个综合(等效)的弹性(或变形)模量，对于水电工程中经常遇到的薄的软弱层带的模量不能测