水利工程试验PPT.ppt

1、水利水电工程岩石试验,岩石岩体基本概念 岩石,岩体,岩块 岩石试验基本规定 针对规划,可行性,初设,技施设计,工程施工和运行各阶段分别提出了内容,深度不同的规定.,岩块物理性质试验,含水率试验 主要针对黏土质、粉砂质和风化软弱岩 (水比干) 吸水性试验 岩石吸水性有效反映岩石微裂隙的发育程度. 试件尺寸规定 岩石自然吸水率、饱和吸水率、饱水系数. 自然吸水率的大小取决于岩石中孔隙的大小及其连通性. 基本概念 试验方法、程序、步骤及资料整理方法,岩块物理性质试验,颗粒密度试验 比重瓶法 适用广泛 水中称量法 适用于除遇水崩解、溶解和 块体密度试验 (天然密度,干密度,饱和密度)量积法 水中称量法

2、 密封法 膨胀性试验 岩石自由膨胀率、侧向约束膨胀率和体积不变条件下膨胀压力. 采用平衡加压法 耐崩解性试验 烘干标准 时间控制 不小于24h 抗冻性试验 采用直接冻融法 20 2025次 基本概念 试验方法、程序、步骤及资料整理方法,岩块物理性质试验,考题 岩石的自然吸水率越大,岩石的力学性质越好 ? 考题 岩石冻融试验,根据工程需要确定冻融循环次数,以10次为宜,严寒地区不应少于15次. ? 错 (20,25),岩块力学性质试验,岩石强度理论 库仑强度准则 莫尔强度准则格里菲斯强度理论.(CM准则) 单轴压缩试验 变形模量 弹性模量 泊松比 岩石具有弹性 塑性和粘性等复合性质 单轴抗压强度

3、试验 划分岩石级别 评定质量 三轴压缩强度试验 岩石在三向应力状态下的应力-应变关系曲线能够完整描述岩石在任何应力状态下的强度特性.,岩块力学性质试验,抗拉强度试验 劈裂法 最常用 试件高径比0.51.0 直剪强度试验 岩块, 结构面, 混凝土和岩石接触面. 点荷载强度试验 原理同劈裂法,设备轻便,试验周期短.,岩块力学性质试验,考题 岩石抗拉强度( )岩石的抗压强度. A小于 B 等于 C 大于 D 小于等于. 库仑强度准则认为岩石破坏主要是(d). A压缩破坏 B拉伸破坏 C扭曲破坏 D剪切破坏?,岩块力学性质试验,考题 软岩进行点荷载试验,在加载过程中上下两个球端圆锥容易贯入,当贯入深度

4、较大时,用于计算的De值应取试件破坏瞬间加载点间的距离值. ? 对 基本概念,试验方法,程序,步骤,资料整理,岩体变形试验,承压板法试验 半无限平面,均匀,连续,各向同性的弹性介质假定.边界上受集中力作用的B氏解答为基础的公式,计算岩体变形模量. 柔性承压板法测量的是岩体点位移,不适用裂隙岩体和破碎岩体. 刚性承压板一般适用于各类岩体. 柔性承压板法可采用双枕法,四枕法,环形法,中心孔法. 承压板法在岩体(表面)变形试验中使用最普遍.? 试验边界条件 大于直径或边长的1.5倍(1.01.5),岩体变形试验,承压板尺寸不小于2000cm2 ? 承压板刚度 单板厚度不小于6cm,叠置. 测量系统刚

5、度 变形稳定标准 钻孔径向加压法试验 仅适用于软岩或半坚硬岩. 隧洞液压枕径向加压法试验 试验成果主要用于隧洞衬砌设计. 试验洞直径选择 23m, 加压段长度1倍直径(0.5,2.0或3.0) 小需修正,边界条件2,2,6倍, 测量中心轴支点位置,岩体变形试验,隧洞水压法试验 与水工隧洞工况力学相似,周期长,费用大. 基本概念 试验方法,程序,步骤及成果整理方法 考题 我国采用的岩体变形试验的稳定标准是( ). A以一定时间内变形的绝对变化值为标准 B以一定时间内变形的相对变化值为标准 C以时间作为变形稳定标准 D以一定时间内变形的绝对值作为变形稳定标准 .,岩体强度试验,混凝土与岩体接触面直

6、剪试验 研究接触面受剪时变形破坏规律,应用于坝基稳定分析. 试件尺寸 边长不小于50cm 剪切面积不小于2500cm2 基岩面起伏差 控制在试件边长的12 垂直载荷,剪切载荷的施加方法. 剪切强度特征点 比例极限(弹性极限)强度,屈服强度,岩体强度试验,结构面直剪试验 研究结构面受剪时变形破坏规律,为坝基、边坡、地下洞室岩体变形稳定分析提供结构面抗剪强度参数. 垂直载荷,剪切载荷的施加方法. 考题 (结构面直剪试验中施加剪切载荷时,规程建议在现场对抗剪强度较高的低塑性夹层按预估最大剪切载荷的5%分级施加) 错 10%,岩体强度试验,岩体直剪试验 研究岩体在外力作用下本身具有的抗剪切能力(强度参

7、数). 岩体载荷试验 测定半无限岩体表面岩体所能承受的极限载荷. 岩体三轴压缩试验 能更好反映裂隙岩体的性质,提供较大尺寸岩体抗压强度,围压系数,岩体内摩擦系数,粘聚力.,岩体强度试验,试件尺寸 边长不宜小于30cm,高度是边长的22.5倍. 基本概念 试验方法,程序,步骤及岩体强度成果整理方法,岩体应力测试,岩体应力基本概念 天然状态下,岩体内部存在的应力,称为岩体初始应力(地应力).施工扰动后的应力称为二次应力,围岩应力. 孔壁应变法测试 采用钻孔套心应力解除法,利用大口径钻头将岩心与围岩分离,使岩心内承受的应力全部解除,根据岩心产生的应变和弹性常数,反演原岩体应力状态.,岩体应力测试,孔

8、壁应变法应用最广泛. 利用粘贴在小钻孔孔壁应变计测量解除应变值,计算初始应力状态,确定岩体的三维应力状态.,岩体应力测试,孔壁应变法测试按应变计结构和适用环境分浅孔孔壁应变计,适用于地下水以上完整、较完整细粒结构岩体.浅孔空心包体孔壁应变计完整、较完整的岩体.深孔水下孔壁应变计适用于有水的完整、较完整的岩体. 可获得较准确的应力量值,但钻孔套心工法复杂,测试成本较高,适于不太深的钻孔. 考题 孔径变形法测试准备中,测试钻头钻测试孔,孔深50cm,要求与大孔同轴,允许偏差2mm. ? 对,岩体应力测试,水压致裂法 适用于完整和较完整岩体.一般用于深钻孔.具有钻孔套心应力解除法无法比拟的突出优点:

9、(1)资料整理不需要岩石弹性参数参与计算,避免因弹性参数取值不准确引起的误差;(2)岩壁受力范围较大,避免点应力状态的局限性和地质条件不均匀性的影响;(3)可利用现有钻孔测量,不需专门钻孔;(4)操作简易,测量周期短.,岩体应力测试,测试方法,程序,步骤,岩体应力成果整理方法.,岩石声波测试,岩块声波测试 一般采用脉冲超声波法,测读横波采用切变振动和扭转振动模式的专用横波换能器. 测得岩块波速后,可根据岩块密度 泊松比,计算岩块的动力弹性模量等. 岩体声波测试 是以声波在岩体中的传播特性与岩体的物理力学参数相关性为基础,为评价工程岩体力学性质提供依据. 基本概念,测试方法,程序,步骤,测试成果

10、整理,工程岩体观测,工程岩体一般处在构造复杂的地质环境中,受自然因素和工程因素的影响,其工作性态和安全状态随时变化.工程岩体观测十分必要.,工程岩体观测,洞室收敛观测 用收敛计测量洞室围岩表面两点连线(基线)方向上的相对位移(收敛值). 钻孔轴向岩体位移观测 用钻孔轴向位移计(多点位移计,滑动测微计等)测量钻孔不同深度的岩体轴向位移. 钻孔横向岩体位移观测 用测斜仪法测量钻孔不同深度的岩体在垂直轴线方向上的位移.,工程岩体观测,岩体锚杆载荷观测 用环式测力计等仪器测量锚杆的锚固载荷的大小和变化. 考题 预应力锚索进行张拉时,超张拉载荷是指超过设计载荷的20%时的载荷量. (10%) 岩体锚杆应力观测 在锚杆上焊接应力计等测量设备,与锚杆一起埋进岩体中,和锚杆一起变