巖土工程詳細(xì)勘察報告巖土工程原位測試PPT

水文地質(zhì)與工工程地質(zhì)勘察察

第二部分分工程地質(zhì)勘察察曾斌中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)（武漢）環(huán)環(huán)境學(xué)院zengbin_19@126.com第四講巖土工程原原位測試提綱一、概述二、土體原原位測試三、巖體原原位測試（一）原位位測試的必必要性為了取得工工程設(shè)計(jì)所所需要的反反映地基巖巖土體物理、力學(xué)學(xué)、水理性性質(zhì)指標(biāo)，以及含水層參數(shù)數(shù)等定量指標(biāo)標(biāo)。彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室室小尺寸試試件，不能能完全確切切地反映天天然狀態(tài)下下的巖土性性質(zhì)的不足足。在現(xiàn)場進(jìn)行行試驗(yàn)，測測定巖土體體在原位狀狀態(tài)下的力力學(xué)性質(zhì)及及其他指標(biāo)標(biāo)。一、概述（二）原位位測試目的的1、在巖土體體處于天然然狀態(tài)下，，利用原地切割的的較大尺寸寸的試件進(jìn)行各種測測試取得可可靠的巖土土體物理、、力學(xué)、水水理性質(zhì)指指標(biāo)。2、對于某些些因無法采取原原狀樣品進(jìn)行室內(nèi)實(shí)實(shí)驗(yàn)的巖土土體的測試試。如：裂裂隙化巖石石、液態(tài)粘粘性土（低低液限粘土土、淤泥））、砂礫。。3、完成或?qū)崒?shí)現(xiàn)室內(nèi)無法測測定的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)內(nèi)容。如：地下下洞室圍巖巖應(yīng)力、巖巖體裂隙的的連通性、、透水性、、含水層的的滲透性等等。4、為施工（（基坑開挖挖、地基處處理）提供供可靠的數(shù)數(shù)據(jù)。一、概述（三）原位位測試的分分類1、巖土力學(xué)性質(zhì)的野外測定定（1）土體力學(xué)性質(zhì)試試驗(yàn)載荷試驗(yàn)、、旁壓試驗(yàn)驗(yàn)、靜、動動觸探試驗(yàn)驗(yàn)、十字板板剪切試驗(yàn)驗(yàn)（2）巖體力學(xué)性質(zhì)試試驗(yàn)巖體變形靜靜力法試驗(yàn)驗(yàn)、聲波測測試（動力力法）試驗(yàn)驗(yàn)、巖體抗抗剪試驗(yàn)、、點(diǎn)荷載強(qiáng)強(qiáng)度試驗(yàn)、、回彈錘測測試、便攜攜式弱面剪剪試驗(yàn)2、巖體應(yīng)力測定測定巖體天天然應(yīng)力狀狀態(tài)下及工工程開挖過過程中應(yīng)力力的變化。。如：地下下洞室開挖挖一、概述3、水文地質(zhì)試驗(yàn)鉆孔壓水試試驗(yàn)（裂隙隙巖體）、、抽水試驗(yàn)驗(yàn)（中、強(qiáng)強(qiáng)富水性含含水層）、、注水試驗(yàn)驗(yàn)（干、松松散透水層層）、巖溶溶裂隙連通通試驗(yàn)等。。4、改善土、、石性能的的試驗(yàn)為地基改良良和加固處處理提供依依據(jù)。如：：灌漿試驗(yàn)驗(yàn)、樁基試試驗(yàn)等。一、概述二、土體原原位測試（一）靜力力載荷試驗(yàn)驗(yàn)?zāi)M建筑物物基礎(chǔ)工作作條件的測測試方法。。保持土體天天然狀態(tài)，，采用承壓板逐級級施加荷載載，獲得應(yīng)力力、變形曲曲線，測試試承壓板寬寬度1.5~2.0倍深度范圍圍內(nèi)土層的的應(yīng)力—應(yīng)變—時間關(guān)系的綜合合性狀。成果可直接接用于地基基承載力設(shè)設(shè)計(jì)。按試驗(yàn)深度度分為：淺淺層和深層層；按承壓板形形狀分為：：平板和螺螺旋板；按照用途分分為：一般般載荷試驗(yàn)驗(yàn)和樁載荷荷試驗(yàn)；按荷載性質(zhì)質(zhì)分為：靜靜力和動力力載荷試驗(yàn)驗(yàn)。二、土體原原位測試1、儀器設(shè)備備承壓板加荷裝備沉降觀測設(shè)設(shè)備二、土體原原位測試2、試驗(yàn)要點(diǎn)點(diǎn)載荷試驗(yàn)在在方形試坑坑中進(jìn)行，，坑底寬度度不小于承承壓板寬度度的3倍。保持測試時時地基土的的天然濕度和和原狀結(jié)構(gòu)構(gòu)。設(shè)備安裝順順序：坑底底整平、安安裝承壓板板、安裝千千斤頂、載載荷臺架、、反力構(gòu)架架、安裝沉沉降觀測設(shè)設(shè)備。分級加荷：：第一級至至卸荷土自自重（包括括試驗(yàn)設(shè)備備），以后后每級增加加土層極限限壓力的1/8~1/10。觀測每級荷載下的沉降。盡量能使最終荷載載達(dá)到地基基土極限承承載力。如達(dá)不到到極限荷載載，則最大大壓力達(dá)設(shè)設(shè)計(jì)壓力兩兩倍或超過過第一個拐拐點(diǎn)至少三三級荷載。。需要觀測卸卸荷回彈時時，每級卸卸荷量為加加荷量2倍。3、試驗(yàn)資料料整理載荷試驗(yàn)原原始數(shù)據(jù)整整理、制表表，繪制壓力P和沉降量S關(guān)系曲線。。P-S曲線校正，，原點(diǎn)歸零零，找出界界限點(diǎn)。曲線特征點(diǎn)點(diǎn)確定：比比例界限值值、極限界界限值。當(dāng)當(dāng)直線段不不明顯時如如何確定比比例界線值值？（1）某一級壓壓力沉降量量大于前一一級壓力沉沉降量2倍。（2）lgP-lgS或P-△S/△P曲線拐點(diǎn)。。計(jì)算變形模模量E0。二、土體原原位測試地表時：地地表表以下：二、土體原原位測試（二）靜力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)將圓錐形探頭頭勻速壓入入土中，測定錐頭阻力等參數(shù)。靜力觸探設(shè)設(shè)備組成：：觸探主機(jī)和和反力裝備備；測量與記錄錄顯示裝備備；探頭；探桿。二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備觸探主機(jī)為液壓傳動動式的反力裝置為自重式。。二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備觸探主機(jī)為為液壓傳動動式的反力裝置為為地錨式。。二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備觸探主機(jī)為為機(jī)械傳動動式的反力裝置為為地錨式。。二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備國際標(biāo)準(zhǔn)探探頭的規(guī)格格：錐頭頂頂角60°、底面積10cm2、側(cè)壁摩擦擦筒面積150cm2、透水石在在錐底二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備二、土體原原位測試1、靜力觸探探試驗(yàn)儀器器設(shè)備二、土體原原位測試2、靜力觸探探試驗(yàn)要點(diǎn)點(diǎn)率定探頭：：求出地層層阻力和儀儀表讀書之之間的關(guān)系系，在室內(nèi)內(nèi)進(jìn)行。新新探頭或使使用一個月月后的探頭頭應(yīng)及時進(jìn)進(jìn)行率定。。整平試驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)場，固定定試驗(yàn)主機(jī)機(jī)，使探頭頭與地面垂直。電纜線穿入入探桿，接接通電路，，調(diào)整好儀儀器。1~2cm/S勻速貫入，記錄讀書書。當(dāng)測量量孔隙水壓壓力消散時時，在測量量土層停留留，記錄孔孔壓隨時間間的變化。。二、土體原原位測試3、靜力觸探探試驗(yàn)成果果整理對原始數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行檢查查與校正，，如深度和和零飄校正正。按照《靜力觸探技技術(shù)規(guī)則》TBJ37-93進(jìn)行。計(jì)算比貫入入阻力ps、錐尖阻力力qc、側(cè)壁摩擦擦力fs、摩阻比Fr及空隙水壓壓力U。分別繪制qc、fs、ps、Fr、U隨深度變化化曲線。二、土體原原位測試3、靜力觸探探試驗(yàn)成果果整理二、土體原原位測試4、靜力觸探探試驗(yàn)成果果應(yīng)用（1）劃分土層及及土類判別別①將靜力力觸探探頭頭阻力與深深度曲線分分段。②按臨界深度等概念判定定各土層界界面深度。。③將每一一層土的探探頭阻力等等參數(shù)進(jìn)行行算術(shù)平均均，用于界界定土層類類型。當(dāng)分層厚度度大于1m，土質(zhì)均勻勻時，應(yīng)扣扣除上部滯滯后深度和和下部超前前深度范圍圍的觸探值值。當(dāng)分層厚度度不足1m的均勻土層層，如為軟軟層，取最最小值為層層平均值；；如為硬層層取最大值值上下各20cm范圍內(nèi)大值值的平均值值。分層曲線中中遇特殊大大值，應(yīng)剔剔除。二、土體原原位測試（三）動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)利用錘擊動能，將一定規(guī)規(guī)格的探頭頭打入土中中，根據(jù)每每打入一定深深度的錘擊擊數(shù)判定土土的性質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備備堅(jiān)固耐用用；操作測試方方法容易；；適用范圍廣廣；快速、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、能連續(xù)續(xù)測試土層層；有些動力觸觸探可同時時取樣觀察察描述。動力觸探分分類：圓錐錐動力觸探探試驗(yàn)和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)貫入試試驗(yàn)。二、土體原原位測試二、土體原原位測試1、圓錐動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)（1）圓錐動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)的儀器設(shè)設(shè)備導(dǎo)向桿提引器穿心錘錘座探桿探頭二、土體原原位測試1、圓錐動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)（2）圓錐動力力觸探測試試要點(diǎn)①輕型動力觸探鉆至試驗(yàn)土土層標(biāo)高以以上0.30m，然后對所所需試驗(yàn)土土層連續(xù)進(jìn)行觸觸探。試驗(yàn)時，穿穿心錘落距為(0.5±±0.02)m,自由下落，，記錄每打入0.30m所需錘擊數(shù)（最初0.30m可不記）。。遇堅(jiān)硬土層層，當(dāng)貫入入0.30m錘擊數(shù)大于于100或貫入0.15m大于50擊，即可停停止試驗(yàn)。。本試驗(yàn)一般般用于貫入入深度小于于4m土層，必要要時，也可可在貫入4m后，用鉆具具清孔后繼繼續(xù)貫入2m。二、土體原原位測試1、圓錐動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)（2）圓錐動力力觸探測試試要點(diǎn)②重型動動力觸探試驗(yàn)前將觸觸探架安裝裝平穩(wěn)，使使觸探保持持鉛直，鉛鉛直度最大大偏差不超超過2%，連接桿保保持平直，，連接牢固固。貫入時，穿穿心錘自由由落距（0.76±±0.02）m。地面上觸觸探桿高度度不宜過高高，以免傾傾斜與擺動動過大。錘擊速率宜宜為15-30擊/min，貫入過程程連續(xù)。記錄每貫入0.10m所需錘擊數(shù)數(shù)，最初貫入入的1m可不記。二、土體原原位測試1、圓錐動力力觸探試驗(yàn)驗(yàn)（2）圓錐動力力觸探測試試要點(diǎn)②重型動動力觸探對于一般砂砂、圓礫和和卵石，觸探深度不不宜超過12-15m；超過該深深度時，需需考慮觸探探桿的側(cè)壁壁摩阻的影影響；每貫入0.1m所需錘擊數(shù)數(shù)連續(xù)三次次超過50擊時，即停止試驗(yàn)。二、土體原原位測試2、標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)（1）試驗(yàn)特點(diǎn)點(diǎn)和設(shè)備探頭為空心心圓柱形非連續(xù)貫入入、不宜在碎石層中中進(jìn)行，只宜用于粘粘性土、粉粉土和砂土土中。每次貫入0.45m，只計(jì)貫入入0.30m的錘擊數(shù)N。動力設(shè)備要要有鉆機(jī)配配合標(biāo)貫穿心錘錘質(zhì)量：63.5Kg,自由落距76m。二、土體原原位測試2、標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)（2）試驗(yàn)要點(diǎn)點(diǎn)鉆孔至試驗(yàn)驗(yàn)土層0.15m，清除殘土土。當(dāng)試驗(yàn)驗(yàn)位于地下下水位以下下，應(yīng)防治治涌沙和塌塌孔。貫入器放入入孔內(nèi)，保保持貫入器器、鉆桿、、導(dǎo)向桿聯(lián)聯(lián)結(jié)后鉛直直度。以15-30擊/min的頻率貫入入，前0.15m不記錄；然然后記錄每每打入0.1m和打入0.3m的錘擊數(shù)。。當(dāng)遇硬土土層無法貫貫入，記錄錄50擊的貫入深深度。提出貫入器器，觀察、、描述貫入入器內(nèi)土樣樣。二、土體原原位測試2、標(biāo)準(zhǔn)貫入入試驗(yàn)式中，N—土層標(biāo)貫錘錘擊數(shù)；n—實(shí)際貫入深深度的實(shí)測測擊數(shù)；s—實(shí)際貫入深深度。（3）試試驗(yàn)驗(yàn)成成果果整整理理若土土層層不不硬硬，，已已貫貫穿穿0.30m，則則取取0.30m的錘錘擊擊數(shù)數(shù)N，如如果果土土層層很很硬硬，，完完全全貫貫入入困困難難，，則則：：（1）劃劃分分土土類類或或土土層層剖剖面面錘擊擊數(shù)數(shù)越越少少，，土土的的顆顆粒粒越越細(xì)細(xì)；；錘錘擊擊數(shù)數(shù)越越多多，，土土的的顆顆粒粒越越粗粗二、土體體原位測測試3、動力觸觸探試驗(yàn)驗(yàn)成果的的應(yīng)用（2）確定定地基土土承載力力二、土體體原位測測試3、動力觸觸探試驗(yàn)驗(yàn)成果的的應(yīng)用（四）旁旁壓試驗(yàn)驗(yàn)旁壓測試試（PMT:pressuremetertest）是利用用鉆孔做做的原位位橫向載荷荷試驗(yàn)，是是工程勘勘察中的的一種常常用原位位測試技技術(shù)。二、土體體原位測測試測試原理理：通過旁壓壓器在豎豎直的孔孔內(nèi)加壓壓，使旁壓膜膨膨脹，并由旁旁壓膜將將壓力傳傳給周圍圍土體，，使土體體產(chǎn)生變變形直至至破壞，，并通過過量測裝裝置測出施加加的壓力力和土體體變形之之間的關(guān)關(guān)系，然后繪繪制應(yīng)力力—應(yīng)變關(guān)系系曲線。。根據(jù)這這種關(guān)系系對孔周周所測土土體的承承載力、、變形性性質(zhì)等進(jìn)進(jìn)行評價價。優(yōu)點(diǎn)：可在不同同深度上上進(jìn)行測測試，所所求基本本承載力力精度高高。缺點(diǎn)：受成孔質(zhì)質(zhì)量影響響大，在在軟土中中測試精精度不高高。1、試驗(yàn)原原理及特特點(diǎn)二、土體體原位測測試2、旁壓測測試的儀儀器設(shè)備備分為兩類類：預(yù)鉆式旁旁壓儀自鉆式旁旁壓儀旁壓儀由由4部分組成成1.旁壓器2.壓力和體體積控制制箱3.管路系統(tǒng)統(tǒng)4.成孔工具具等二、土體體原位測測試旁壓器是是旁壓儀儀中的最最重要部部件，由由圓形金金屬骨架架和包在在其外的的橡皮膜膜組成。。分為三個個腔中間為主主腔（測測試腔））上、下為為護(hù)腔二、土體體原位測測試（2）開孔至至預(yù)定深深度以下下35cm處（3）把旁壓壓器放入入孔中（4）測試分級加壓壓，記錄錄測管中中的水位位下降值值注注意加壓壓等級和和變形穩(wěn)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（5）終止試試驗(yàn)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為為：a.壓力達(dá)到到儀器的的最大額額定值b.測管水位位下降值值接近最最大容許許值（（S35cm）3、試驗(yàn)步步驟及要要點(diǎn)二、土體體原位測測試4、數(shù)據(jù)處處理（1）繪制彈彈性膜約約束曲線線和儀器器綜合變變形曲線線（2）數(shù)據(jù)校校正把測試數(shù)數(shù)據(jù)Pm,Sm校正為P,S二、土體體原位測測試二、土體體原位測測試（3）繪制旁旁壓測試試曲線曲曲線可可以分為為三部分分：①①第一一曲線段段

②直直線段段③③尾段段曲線段段兩個特征征點(diǎn)：PL，PfP0（靜止土土壓力））二、土體體原位測測試十字板剪剪切試驗(yàn)驗(yàn)(FVST：fieldvanesheartest)是用插入入軟粘土土中的十字板頭頭，以一定定的速率率旋轉(zhuǎn)，測出土的抵抗抗力矩，然后換換算成土土的抗剪強(qiáng)度度的一種測測試方法法。（五）十十字板剪剪切試驗(yàn)驗(yàn)二、土體體原位測測試FVST主要用于于測定飽飽水軟粘粘土的不不排水抗抗剪強(qiáng)度度。它具具有下列列優(yōu)點(diǎn)：(1)不用取樣樣，特別別是對難難以取樣樣的靈敏敏度高的的粘性土土，可以以在現(xiàn)場場對基本本上處于于天然應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)下的土土層進(jìn)行行扭剪。。所求軟軟土抗剪剪強(qiáng)度指指標(biāo)比其其他方法法都可靠靠。(2)野外測試試設(shè)備輕輕便，操操作容易易。(3)測試速度度較快，，效率高高，成果果整理簡簡單。其缺點(diǎn)是僅適用用于江河河湖海的的沿岸地地帶的軟土，適應(yīng)范范圍有限限，對硬硬塑粘性性土和含含有礫石石雜物的的土不宜采用，否否則會損損傷十字字板頭。。二、土體體原位測測試1、十字板板剪切試試驗(yàn)特點(diǎn)點(diǎn)①壓入主主機(jī)②十十字板板頭③扭扭力傳傳感器器④量量測扭扭力的的儀表表⑤施施加扭扭力裝裝置⑥其其它（（探桿桿等））2、十字字板剪剪切試試驗(yàn)設(shè)設(shè)備二、土土體原原位測測試（２））現(xiàn)場場測試試平整場場地，，安裝裝機(jī)架架，并并固定定把板頭頭壓至至測試試深度度卡住鉆鉆桿，，并調(diào)調(diào)零轉(zhuǎn)動手手柄，，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鉆桿桿，使使板頭頭產(chǎn)生生扭矩矩(每10秒使搖搖柄轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動一一圈，，每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動一一圈測測記應(yīng)應(yīng)變讀讀數(shù)一一次。。)測量扭扭矩直直至峰峰值出出現(xiàn)松動鉆鉆桿完全擾擾動測測試土土體，，重復(fù)復(fù)2-5測量擾擾動土土的剪剪切強(qiáng)強(qiáng)度。。二、土土體原原位測測試３、測測試要要點(diǎn)應(yīng)先將將電纜纜穿過過施加加扭力力裝置置的中中心孔孔，然然后再再穿入入探桿桿；在扭剪剪前，，應(yīng)讀讀取初初始讀讀數(shù)或或?qū)x儀器調(diào)調(diào)零；；勻速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動手手搖柄柄，搖搖柄每每轉(zhuǎn)一一圈，，十字字板頭頭旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一度度。測試重重塑土土?xí)r，，用扳扳手或或管鉗鉗快速速將探探桿順順時針針方向向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)6圈，使使十字字板頭頭周圍圍的土土充分分?jǐn)_動動后，，立即即擰緊緊鉆桿桿夾具具二、土土體原原位測測試３、測測試要要點(diǎn)（3）測試試注意意事項(xiàng)項(xiàng)計(jì)算土的抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度Cu二、土土體原原位測測試4、測試試成果果的整整理與與應(yīng)用用（一））概述述巖體原原位測測試是是在現(xiàn)現(xiàn)場制制備試試件模模擬工工程作作用對對巖體體施加加外荷荷載，，進(jìn)而而求取取巖體體力學(xué)學(xué)參數(shù)數(shù)的試試驗(yàn)方方法。。巖體原原位測測試的的最大優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是盡可可能地地保持持了巖巖體的的天然然結(jié)構(gòu)構(gòu)和環(huán)環(huán)境狀狀態(tài)，，使測測出的的巖體體力學(xué)學(xué)參數(shù)數(shù)直觀觀、準(zhǔn)準(zhǔn)確；；其缺點(diǎn)點(diǎn)是試試驗(yàn)設(shè)設(shè)備笨笨重、、操作作復(fù)雜雜、工工期長長、費(fèi)費(fèi)用高高。原位測測試的的試件件與工工程巖巖體相相比，，其尺尺寸還還是小小得多多，所所測參參數(shù)也也只能能代表表一定定范圍圍內(nèi)的的巖體體力學(xué)學(xué)性質(zhì)質(zhì)。50三、巖巖體原原位測測試巖體原原位測測試一一般應(yīng)應(yīng)遵循循以下下程序序進(jìn)行行：(1)試驗(yàn)方方案制制訂和和試驗(yàn)驗(yàn)大綱綱編寫寫。(2)試驗(yàn)。。包括括試驗(yàn)驗(yàn)準(zhǔn)備備、試試驗(yàn)及及原始始資料料檢查查、校校核等等項(xiàng)工工作。。(3)試驗(yàn)資資料整整理與與綜合合分析析。試試驗(yàn)所所取得得的各各種原原始數(shù)數(shù)據(jù)，，需經(jīng)經(jīng)數(shù)理理統(tǒng)計(jì)計(jì)、回回歸分分析等等方法法進(jìn)行行處理理，并并且綜綜合各各方面面數(shù)據(jù)據(jù)(如經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)、室室內(nèi)試試驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)、、經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)估算算數(shù)據(jù)據(jù)及反反算數(shù)數(shù)據(jù)等等)提出巖巖體力力學(xué)計(jì)計(jì)算參參數(shù)的的建議議值，，提交交試驗(yàn)驗(yàn)報告告。三、巖巖體原原位測測試(二)巖體變變形試試驗(yàn)巖體變變形參參數(shù)測測試方方法有有靜力力法和和動力力法兩兩種：：靜力法法：在選定定的巖巖體表表面、、槽壁壁或鉆鉆孔壁壁面上上施加加一定定的荷荷載，，并測測定其其變形形；然然后繪繪制出出壓力～變形曲曲線，計(jì)算算巖體的的變形形參數(shù)數(shù)。靜力力法主主要方方法有有承壓板板法、、狹縫縫法、、鉆孔孔變形形法及及水壓壓法等；動力法法：用人工工方法法對巖巖體發(fā)發(fā)射或或激發(fā)發(fā)彈性性波，，并測測定彈性波波在巖巖體中中的傳傳播速速度，然后后通過過一定定的關(guān)關(guān)系式式求巖體體的變變形參參數(shù)。據(jù)彈彈性波波的激激發(fā)方方式不不同，，又分分為聲波法法和地地震法法。三、巖巖體原原位測測試1、承壓壓板法法承壓板板法又又分為為剛性性承壓壓板法法和柔柔性承承壓板板法，，我國國多采采用剛剛性承承壓板板法。。圖1剛性承承壓板板試驗(yàn)驗(yàn)示意意圖1-砂漿頂頂板;2-墊板;3-傳力柱柱;4-圓墊板板;5-標(biāo)準(zhǔn)壓壓力表表;6-液壓千千斤頂頂;7-高壓管管(接油泵泵);8-磁性表表架;9-工字鋼鋼梁;10-鋼板;11-剛性承承壓板板;12-標(biāo)點(diǎn);13-千分表表;14-滾軸;15-混凝土土支墩墩;16-木柱;17-油泵(接千斤斤頂);18-木墊;19-木梁三、巖巖體原原位測測試基本原原理剛性承承壓板板法是通過過剛性性承壓壓板(其彈性性模量量大于于巖體體一個個數(shù)量量級以以上)對半無無限空空間巖巖體表表面施施加壓壓力并并量測測各級級壓力力下巖巖體的的變形形；按按彈性性理論論公式式計(jì)算算巖體體變形形參數(shù)數(shù)的方方法。。該方方法視視巖體體為均均質(zhì)、、連續(xù)續(xù)、各各向同同性的的半無無限彈彈性體體；根根據(jù)布布辛涅涅斯克克(Boussinesq)公式，，剛性性承壓壓板下下各點(diǎn)點(diǎn)的垂直變變形(W)可表示示為：：式中：：A：承壓壓板面面積；；E0：巖體體的變變形模模量；；p：承壓壓板上上單位位面積積壓力力；μ：巖體體的泊泊松比比；m：與承承壓板板形狀狀、剛剛度有有關(guān)的的系數(shù)數(shù)。542022/10/26三、巖巖體原原位測測試通過現(xiàn)現(xiàn)場靜靜力加加卸荷荷，測測定P—w曲線，，取得得巖體體變形形比例例極限限（P0）以內(nèi)內(nèi)的某某一定定壓力力下的的總變變形量量（w0）及彈性變變形量（we）。然后計(jì)計(jì)算E0、Es.w0=wp+wewp為永久變形形（殘余變變形），裂裂隙及充填填物的變形形。pwwpwep0三、巖體原原位測試試驗(yàn)點(diǎn)巖體體地質(zhì)描述述應(yīng)包括下列列內(nèi)容：試段開挖和和試點(diǎn)制備備的方法及及出現(xiàn)的情情況；巖石名稱結(jié)構(gòu)及及主要礦物物成分；巖體結(jié)構(gòu)面面的類型產(chǎn)狀狀寬度延伸伸性密度充充填物性質(zhì)質(zhì)以及與受受力方向的的關(guān)系等；；試段巖體風(fēng)化狀態(tài)及地下下水情況；；應(yīng)提供試段段地質(zhì)展示示圖試段地地質(zhì)縱橫剖剖面圖試點(diǎn)點(diǎn)地質(zhì)素描描圖和試點(diǎn)點(diǎn)中心鉆孔孔柱狀圖。。三、巖體原原位測試試驗(yàn)方法①平面加加荷法：承承壓板法、、狹縫法（（液壓枕））②環(huán)形加加荷法（水水壓洞室試試驗(yàn)）試驗(yàn)設(shè)備①加壓系系統(tǒng)：油壓壓千斤頂、、液壓枕、、圓形水壓壓室，油泵、高壓壓膠管②傳力系系統(tǒng)：承壓壓板（45#鋼，3cm厚）、墊板板（A3鋼，2-3cm）、傳力柱柱（厚壁鋼鋼管）③量測系系統(tǒng)：壓力力表、千分分表、測表表支架、測測量標(biāo)點(diǎn)三、巖體原原位測試試驗(yàn)要求①試驗(yàn)一一般在平硐硐中進(jìn)行（（承壓板法法、環(huán)形加加壓法），，狹縫法可可在地面進(jìn)進(jìn)行。②試驗(yàn)最最大荷載Pmax<P0（比例極限限），Pmax=1.2P，其中P為建筑物基基礎(chǔ)底面設(shè)設(shè)計(jì)壓力。。③試驗(yàn)荷荷載分級，，Pi=(0.1-0.2)Pmax，等分取整整。④加卸荷荷方法與工工程荷載作作用于工程程巖體的方方式一致。。a、逐級一次次循環(huán)加卸卸荷pw2022/10/26三、巖體原原位測試b、逐級多次次循環(huán)加卸卸荷pwc、一級多次次循環(huán)加卸卸荷pw⑤變形穩(wěn)定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)：w/w5%w—相鄰兩次讀讀數(shù)差（10分鐘讀數(shù)一一次）w—同級壓力下下第一次變變形讀數(shù)和和前一級壓壓力下最后后一次變形形讀數(shù)差三、巖體原原位測試試驗(yàn)成果①繪制p—w曲線②平面加加荷法的E0、Es計(jì)算602022/10/26式中：E0、Es—巖體變形模模量、彈性性模量（MPa）P—按承壓板面面積計(jì)算的的壓力（MPa)D—承壓板直徑徑（cm）—泊松比，w0總變形（cm），we彈性變形（（cm）.三、巖體原原位測試③環(huán)形法計(jì)算算公式（用用于深部巖巖體有壓洞洞室）a、E0=p(1+μ)r/yp—試洞內(nèi)水壓壓力（105Pa），r—半徑（cm），y—試洞表面平平均位移（（cm）。b、巖石抗力系系數(shù)為便于比較較，單位抗抗力系數(shù)K0=E0/100(1+μ)意義：半徑徑為100厘米隧洞圍圍巖抗力系系數(shù)（抵抗抗變形的能能力）三、巖體原原位測試鉆孔變形法法是利用鉆孔膨脹計(jì)計(jì)或壓力計(jì)計(jì)，對孔壁施施加徑向水壓力(圖3)，測記各級級壓力下的的鉆孔徑向向變形(U)。按彈性力力學(xué)中厚壁壁筒理論，，鉆孔徑向向變形U為:式中：d—鉆孔直徑(cm);p—壓力(MPa)；其余符號意意義同前。。圖3鉆孔變形試試驗(yàn)3、鉆孔變形形法（簡介介）三、巖體原原位測試?yán)蒙鲜娇煽汕蟮脦r體體的變形模模量。與承承壓板法相相比較，鉆鉆孔變形法法的優(yōu)缺點(diǎn)點(diǎn)是：①對巖體擾動動?。虎诳梢砸栽诘叵滤灰韵潞秃洼^深的部部位進(jìn)行；；③試驗(yàn)驗(yàn)方向基本本不受限制制，且試驗(yàn)驗(yàn)壓力可以以達(dá)到很大大；在一次試驗(yàn)驗(yàn)中可以同同時量測幾幾個不同方方向的變形形，便于研研究巖體的的各向異性性；其主要缺點(diǎn)是試驗(yàn)涉及及的巖體體體積較小。。該方法較較適合于軟軟巖或半堅(jiān)堅(jiān)硬巖體。。三、巖體原原位測試（三）巖體體強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)巖體強(qiáng)度是是指巖體抵抵抗外力破破壞的能力力。強(qiáng)度參參數(shù)是工程程巖體破壞壞機(jī)理分析析及穩(wěn)定性性計(jì)算不可可缺少的參參數(shù)，目前前主要依據(jù)據(jù)現(xiàn)場巖體體力學(xué)試驗(yàn)驗(yàn)求得。原位巖體強(qiáng)強(qiáng)度試驗(yàn)主主要有直剪試驗(yàn)、、單軸和三三軸抗壓試試驗(yàn)等。由于原位巖巖體試驗(yàn)考考慮了巖體體結(jié)構(gòu)及其其結(jié)構(gòu)面的的影響，因因此其試驗(yàn)驗(yàn)成果較室室內(nèi)巖塊試試驗(yàn)更符合合實(shí)際。三、巖體原原位測試巖體強(qiáng)度包包括壓縮強(qiáng)強(qiáng)度、抗拉拉強(qiáng)度、剪剪切強(qiáng)度巖體的剪切強(qiáng)度是指巖體內(nèi)內(nèi)任一方向剪剪切面，在法向應(yīng)應(yīng)力作用下下所能抵抗抗的最大剪應(yīng)力力。剪切強(qiáng)度分分為抗剪斷強(qiáng)度度、抗剪強(qiáng)強(qiáng)度和抗切強(qiáng)度?？辜魯鄰?qiáng)度度是指在任一一法向應(yīng)力力下，沿某某一剪切面面剪切破壞壞時巖體能能抵抗的最最大剪應(yīng)力力?？辜魪?qiáng)度是指在任一一法向應(yīng)力力下，巖體體沿已有破破裂面剪切切破壞時的的最大應(yīng)力力?？骨袕?qiáng)度是指剪切面面上的法向向應(yīng)力為零零時的抗剪剪斷強(qiáng)度。。巖體的壓縮強(qiáng)度分為單軸抗壓強(qiáng)強(qiáng)度和三軸壓縮強(qiáng)強(qiáng)度。三、巖體原原位測試1、直剪試驗(yàn)驗(yàn)(1)基本原理與與方法巖體原位直直剪試驗(yàn)(圖1)通常包括巖體本身、巖體沿結(jié)構(gòu)構(gòu)面及巖體與混凝凝土接觸面面的三種剪切切。每種試試驗(yàn)又可細(xì)細(xì)分為抗剪剪斷試驗(yàn)、、摩擦試驗(yàn)驗(yàn)及抗切試試驗(yàn)：抗剪斷試驗(yàn)驗(yàn)是試件在一一定法向應(yīng)應(yīng)力作用下下沿某一剪剪切面剪切切破壞的試試驗(yàn)；摩擦試驗(yàn)驗(yàn)是試件在在一定法法向應(yīng)力力剪斷后后沿剪切切面繼續(xù)續(xù)剪切的的試驗(yàn)，，求得剪剪切面的的殘余剪剪切強(qiáng)度度（抗剪剪強(qiáng)度））；抗切試驗(yàn)驗(yàn)是法向應(yīng)應(yīng)力為零零時試件件沿某一一剪切面面破壞的的試驗(yàn)。。三、巖體體原位測測試圖1巖體本身身抗剪強(qiáng)強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)安裝示示意圖三、巖體體原位測測試直剪試驗(yàn)驗(yàn)一般在在平硐中中進(jìn)行，，如在試試坑或大大口徑鉆鉆孔內(nèi)進(jìn)進(jìn)行，則則需設(shè)置置反力裝裝置。圖圖2為常見的的直剪試試驗(yàn)布置置方案：：圖2常見的直直剪試驗(yàn)驗(yàn)布置方方案(a)、(b)、(c)平推法；；(d)斜推法；；(e)、(f)沿傾斜軟軟弱面剪剪切的楔楔形試體體。三、巖體體原位測測試(2)試件制備備與地質(zhì)質(zhì)描述試件制備備，要求求如下：：①同一一組試件件的地質(zhì)質(zhì)條件應(yīng)應(yīng)基本相相同且盡盡可能不不受開挖挖的擾動動；每組組試件宜宜不少于于5塊；每塊塊試件面面積不小小于2500cm2，最小邊邊長不小小于50cm，高度為為最小邊邊長的1/2，試件之之間的距距離應(yīng)大大于最小小邊長的的1.5倍；②試件件各面需需鑿平整整；對裂裂隙巖體體、軟弱弱巖體或或結(jié)構(gòu)面面試件應(yīng)應(yīng)設(shè)置鋼鋼筋混凝凝土保護(hù)護(hù)罩，罩罩底預(yù)留留0.5～2cm的剪切縫縫；③對斜斜推法試試件，在在施加剪剪應(yīng)力的的一面應(yīng)應(yīng)用混凝凝土澆注注成斜面面，也可可在試件件受剪力力面放置置一塊夾夾角約15°的楔形鋼鋼墊板。。692022/10/26三、巖體體原位測測試地質(zhì)描述述。內(nèi)容容與要求求如下：：①試驗(yàn)及開開挖、試試件制備備的方法法及其情情況；②巖石類類型、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造造及主要要礦物成成分；③巖體結(jié)結(jié)構(gòu)面類類型、產(chǎn)產(chǎn)狀、寬寬度、延延伸性、、密度及及充填物物性質(zhì)等等；④試驗(yàn)段段巖體風(fēng)風(fēng)化程度度及地下下水情況況；⑤應(yīng)提交交的圖件件為試驗(yàn)驗(yàn)地段工工程地質(zhì)質(zhì)圖及試試體展示示圖、照照片等。。三、巖體體原位測測試（3）資料整整理①按下式計(jì)計(jì)算各級級荷載作作用下剪剪切面上上的應(yīng)力力：P-法向荷載載(N)Q-斜向荷載載(N)A-剪切面面面積(mm2)α-斜向荷載載作用線線與剪切切面的夾夾角σ、τ-作用于剪剪切面上上的法向向應(yīng)力和和剪應(yīng)力力(MPa)三、巖體體原位測測試①繪制各法法向應(yīng)力力下的剪剪應(yīng)力(τ)與剪位移移關(guān)系曲曲線，根根據(jù)曲線線特征確確定巖體體的比例例極限、、屈服強(qiáng)強(qiáng)度、峰峰值強(qiáng)度度及殘余余強(qiáng)度等等參數(shù)。。巖體由彈彈性變形形階段進(jìn)進(jìn)入塑性性變形階階段的臨臨界應(yīng)力力稱為巖巖體的屈屈服強(qiáng)度度峰值強(qiáng)度度屈服強(qiáng)度度殘余強(qiáng)度度三、巖體體原位測測試③繪制法向向應(yīng)力與與比例極極限、屈屈服強(qiáng)度度、峰值值強(qiáng)度及及殘余強(qiáng)強(qiáng)度關(guān)系系曲線，，并按庫庫侖表達(dá)達(dá)式確定定相應(yīng)的的c、φ值。在工程巖巖體穩(wěn)定定性分析析中，可可根據(jù)巖巖體性質(zhì)質(zhì)、工程程特點(diǎn)，，并結(jié)合合地區(qū)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)等對對試驗(yàn)成成果進(jìn)行行綜合分分析，選選取適當(dāng)當(dāng)?shù)膸r體體抗剪強(qiáng)強(qiáng)度參數(shù)數(shù)。H-B準(zhǔn)則、GSI等方法計(jì)計(jì)算巖體體強(qiáng)度。。三、巖體體原位測測試2、三軸試試驗(yàn)(1)基本原理理原位巖體體三軸試試驗(yàn)（圖圖3）一般是是在平硐硐中進(jìn)行行的。根根據(jù)莫爾爾理論求求巖體的的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度及E0、μ等參數(shù)。。試驗(yàn)分分為等圍圍壓(σ1＞σ2=σ3)三軸試驗(yàn)驗(yàn)和真三三軸(σ1＞σ2＞σ3)試驗(yàn)兩種種，可根根據(jù)實(shí)際際情況選選用。為了確定定圍壓和和軸向壓壓力的大大小和加加荷方式式，試驗(yàn)驗(yàn)前應(yīng)了了解巖體體的天然然應(yīng)力狀狀態(tài)及工工程荷載載情況。。圖3野外原位位三軸試試驗(yàn)方案案三、巖體體原位測測試(2)試件制備備、地質(zhì)質(zhì)描述與與資料整整理①試件制備備。在選選定的試試驗(yàn)部位位，切割割出立方方體或方方柱形試試件，一一面與巖巖體相連連，試件件的最小小邊長應(yīng)應(yīng)不小于于30cm，每組5塊。同一一組試件件的地質(zhì)質(zhì)條件應(yīng)應(yīng)基本相相同且盡盡可能不不受開挖挖擾動。。②地質(zhì)質(zhì)描述。。同直剪剪試驗(yàn)。。③成果果整理包包括：a.在τ-σ坐標(biāo)系中繪制制極限應(yīng)力圓圓包絡(luò)線，并并求出c、φ值；b.繪制(σ1-σ3)-ε曲線，求出E0、μ。三、巖體原位位測試（四）巖體應(yīng)力測試試巖體應(yīng)力主要要靠實(shí)測求得得，特別是構(gòu)構(gòu)造活動較強(qiáng)強(qiáng)烈及地形起起伏復(fù)雜的地地區(qū)，自重應(yīng)應(yīng)力理論將無無力解決巖體體應(yīng)力問題。。巖體應(yīng)力不能能直接測得，只能通過量量測應(yīng)力變化化而引起的諸諸如位移、應(yīng)應(yīng)變等物理量量的變化值，，然后基于某某種假設(shè)反算算出應(yīng)力值。。常用的應(yīng)力量量測方法主要要有：應(yīng)力解解除法、應(yīng)力力恢復(fù)法和水水壓致裂法等等。這些方法法的理論基礎(chǔ)是彈彈性力學(xué)。因此，巖體體應(yīng)力測試均均視巖體為均均質(zhì)、連續(xù)、、各向同性的的線彈性介質(zhì)質(zhì)。三、巖體原位位測試1、應(yīng)力解除法法(1)基本原理當(dāng)需要測定巖巖體中某點(diǎn)的的應(yīng)力狀態(tài)時時，人為的將將該處巖體單單元和周圍的的巖體分離，，此時，巖體體單元上所受受的應(yīng)力將被被解除。同時，該單單元體的幾何何尺寸也將產(chǎn)產(chǎn)生彈性恢復(fù)。應(yīng)用一定的的儀器，測定彈性恢復(fù)復(fù)的應(yīng)變值或變變形值，并且且認(rèn)為巖體是是連續(xù)、均質(zhì)質(zhì)和各向同性性的彈性體，，于是就可以以借助彈性理理論的解答計(jì)算巖體單元所受受的應(yīng)力狀態(tài)。切斷聯(lián)系解除應(yīng)力應(yīng)變恢復(fù)測試應(yīng)變計(jì)算應(yīng)力流程要點(diǎn)三、巖體原位位測試（2）應(yīng)力解除法法分類按測試深度表面應(yīng)力解除除淺孔應(yīng)力解除除深孔應(yīng)力解除除按測試應(yīng)變或或變形孔徑變形測試試孔壁應(yīng)變測試試孔底應(yīng)力解除除法孔壁應(yīng)力解解除法測1個平面3個方向上的應(yīng)應(yīng)變1平面3方向上的徑位位移3平面9個方向應(yīng)變?nèi)r體原位位測試原理要點(diǎn)：向向巖體中的的測點(diǎn)先鉆進(jìn)進(jìn)一個平底鉆鉆孔，在孔底底中心處粘貼貼應(yīng)變傳感器器；套孔鉆出出巖芯，使孔孔底平面完全全卸載，應(yīng)變變傳感器測得得孔底平面中中心恢復(fù)應(yīng)變變；在室內(nèi)測測得巖石的彈彈性常數(shù)；計(jì)計(jì)算孔底中心心處的平面應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)。由由于孔底應(yīng)力力解除法只需需要鉆進(jìn)一段段不長的巖芯芯，所以對較較破碎的巖體體也能應(yīng)用。。（3）巖體孔底應(yīng)應(yīng)力解除法在孔底平面粘粘貼3應(yīng)變片應(yīng)變花一個平面有3個獨(dú)立的應(yīng)力力分量三、巖體原位位測試應(yīng)變觀測系統(tǒng)統(tǒng)802022/10/26工作作步步驟驟三、、巖巖體體原原位位測測試試（4）套套孔孔應(yīng)應(yīng)力力解解除除法法原理理要要點(diǎn)點(diǎn)對對巖巖體體中中某某點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)行行應(yīng)應(yīng)力力量量測測時時，，先先向向該該點(diǎn)點(diǎn)鉆鉆進(jìn)進(jìn)一一定定深深度度的的超超前前小小孔孔，，在在此此小小孔孔中中埋埋設(shè)設(shè)鉆鉆孔孔傳傳感感器器，，再再通通過過鉆鉆取取一一段段同同心心的的管管狀狀巖巖芯芯而而使使應(yīng)應(yīng)力力解解除除，，根根據(jù)據(jù)恢恢復(fù)復(fù)應(yīng)應(yīng)變變及及巖巖石石的的彈彈性性常常數(shù)數(shù)，，即即可可求求得得該該點(diǎn)點(diǎn)的的應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)。孔徑徑變變形形測測試試、、孔孔壁壁應(yīng)應(yīng)力力解解除除法法，，均均屬屬于于套孔孔應(yīng)應(yīng)力力解解除除法法。。前前者者測測試試套套孔孔應(yīng)應(yīng)力力解解除除后后的的孔孔徑徑變變化化；；后后者者測測試試套套孔孔應(yīng)應(yīng)力力解解除除后后的的孔孔壁壁應(yīng)應(yīng)變變。。其其操操作作步步驟驟和和原原理理基基本本相相同同三、、巖巖體體原原位位測測試試鉆孔孔的的深深度度必必須須超超過過開開挖挖影影響響區(qū)區(qū)，，才才能能測測到