关键工程结构试验基础指导书

1、工程构造实验实验一构造的应力一一应变实验（岩石的单轴压缩变形实验）一、实验基本原理岩石单轴压缩变形实验是为了测定试件在单轴压缩应力条件下日勺纵向应变值及横向应 变值，据此计算岩石日勺弹性模量和泊松比。当在进行岩石单轴压缩变形时，记录下应力与相应勺应变值，即可得到岩石日勺应力一应 变曲线。根据有关定义：应力.应变在屈服应力如下任一点勺切线斜率称为切线弹性模量; 在屈服应力如下，直线段起点和终点连线日勺斜率被称为岩石日勺平均弹性模量；某一点日勺应力 到曲线起点日勺连线日勺斜率称为岩石割线弹性模量。岩石由单轴压缩变形实验求得日勺弹性模量和泊松比是岩石变形特性日勺最基本参数。在进 行多种计算时，这两个

2、参数必不可少。特别是在采用多种数值计算措施评价岩体日勺稳定性和 分析岩体内勺应力分布时，显得更为重要。岩石日勺弹性模量和泊松比与岩石勺单轴抗压强度 同样，也将受到许多实验条件、实验环境和不同岩性勺影响。但是，弹性模量和泊松比并不 像岩石单轴抗压强度对这些因素那么敏感，且并不具有很明显日勺规律性。在实际日勺工程中，岩石日勺平均弹性模量和岩石日勺割线弹性模量（一般用岩石单轴抗压强 度值勺一半求其割线模量）以及与其各自相相应日勺泊松比应用最多。在某些特殊日勺条件下， 也可按不同勺应力水平拟定其弹性模量和泊松比。二、实验设备惠斯顿电桥、万用表、兆欧表。电阻应变仪。其她设备，涉及岩石单轴压缩实验中有关岩

3、样加工勺设备。三、实验要点（一）本节所简介勺实验措施合用于能加工成形勺岩石。（二）岩石单轴压缩实验所采用勺试件，应满足单轴抗压强度实验中有关试件尺寸、试件 加工精度等规定；且应对其进行涉及相似内容日勺试件描述。岩石单轴压缩变形实验按下述程序进行：粘贴电阻应变片在试件中部选定粘贴电阻应变片勺位置，清洗试件贴片处勺表面。贴片处应避开裂 隙或斑晶。选择电阻应变片：电阻片阻栅长度应不小于岩石颗粒勺10倍，不不小于试件勺半径； 同一试件所选定勺工作片与补偿片勺规格、敏捷系数等应相似，电阻值相差应不不小于土 0.2。根据试件含水状态选择粘结剂。电阻应变片应牢固地粘贴在试件表面，排净气泡和 多余勺胶液。纵向

4、与横向电阻应变片应粘贴在试件中部勺对称位置上，纵向或横向电阻应变片勺 数量不得少于2片，其绝缘电阻值应不小于200M。将试件置于实验机承压板中心，调节球形座，使试件受力均匀。以0.51.0MPa/s勺速度加荷，逐级测读荷载与应变值直至破坏，读数不应少于 10组测值。记录加荷过程及破坏时浮现勺现象，并对破坏后勺试件进行描述。在某些工程中，规定在进行饱和实验勺同步，进行其变形特性勺测试。此时，若采 用粘贴电阻应变片勺措施进行实验，一般采用先饱和试件、再粘贴应变片勺顺序进行实验。 以减少粘贴应变片后对试件饱和度勺影响。四、资料整顿可按岩石单轴抗压强度中勺计算措施拟定其强度值。按下式计算各级应力：Pb

5、 =A式中b 各级应力(MPa)；与所测各组应变值相应勺荷载(N)；试件截面积(mm2)。绘制应力与纵向应变及横向应变日勺关系曲线。变形参数计算1.按下式计算岩石平均弹性模量和岩石平均泊松比:日 =da-la式中 E 岩石平均弹性模量(MPa)； ar吃岩石平均泊松比;b 应力与纵向应变关系曲线上直线段始点勺应力值(MPa)； a气一一应力与纵向应变关系曲线上直线段终点勺应力值(MPa)； 七一一应力为七时勺纵向应变值;知应力为气时勺纵向应变值; da 应力为七时勺横向应变值;8曲一应力为b时勺横向应变值。2.按下式计算岩石割线弹性模量及相应勺岩石泊松比:E =%5081508日=d50508

6、150式中E50 岩石割线弹性模量(MPa)；七。一一岩石泊松比;b 50相称于岩石单轴抗压强度50%时勺应力值(MPa)；8 150 应力为气时勺纵向应变值;8 d 50 应力为b 50时日勺横向应变值。（五）岩石弹性模量计算取三位有效数字；泊松比计算精确至0.01。（六）单轴压缩变形实验勺记录应涉及工程名称、试件编号、试件描述、试件尺寸、各级 荷载下勺应力及纵向和横向应变值，破坏荷载。五、应用实例下图是秦山核电站11期工程火山角砾岩勺应力.应变曲线。图中增长了一条体积应变曲线。所谓勺体积应变，是指试件体积勺增量与原体积勺比值。一般按8 =8 +8 +8计V 123算岩石勺体积变应。体积应变

7、，也是岩石变形特性中勺一种重要特性。特别是体积应变曲线， 随着轴向压力勺增大，将浮现了反弯点。这就是所谓勺扩容现象，扩容现象也常被称为剪胀， 这是由于外力勺增大，促食盐石试件产生许多裂纹，且在达到一定应力水平后，这些裂纹不 断地连接、贯穿、张开，进而使试件勺体积发生了不可逆勺增大。岩石单轴压帽应力-应变曲线下表举了秦山核电站ii、m期工程岩石单轴压缩应力下变形实验所求得勺岩石平均弹 性模量和相应勺泊松比。由于该地区属火山岩系，岩性不太均匀。由于含砾勺多少和颗粒勺大小勺不同，导致了实验成果勺偏差较大。岩石单轴压埴燮琳诫警成果来瑞靖族斑fir砾岩舍砾扈玻黑却结疑来岩火山向砾岩火山（ft域岩e( x

8、 ibm)3.5877-173J.63S4.4229.371L1S74/0837,681L823546.6641.727工程泊松比0,20*10. (0.2M0,3870.1060.192Cl 3620-1070.1990.3760. 101E1期量叫 x lbMPkO5.0547.0723.0574、硒a.7tz4.6275.B472 所5.474ti.ai3.543工程.怕松比M 1930 3990.1070-2030-,W0.130OJ80Ou 2+40/I1D0.2220.3520.146实验二混凝土的抗压强度的迅速评估（回弹仪检测水泥混凝土强度）一、实验原理水泥混凝土路面日勺施工质量历来是困挠工 程设计与管理部门日勺问题，其因素之一是难以区 别样本与实体勺差别。老式勺水泥混凝土质量检 测依托预制试件或现场钻芯，预制试件数量有 限，钻芯却又要破坏混凝土，因此，这两种措施 所检测日勺样本数总是有限日勺。因此，人们需要一 种简朴、迅速而又无破损勺水泥混凝土质量检测 措施。水泥混凝土是一种刚性材料，在瞬时外力冲很凝