核電廠工程巖土試驗規(guī)程

ICS

備案號：NB

中華人民共和國能源行業(yè)標準

NB/T****—20xx

核電廠工程巖土試驗規(guī)程

Codeforrock&soiltestsofnuclearpowerstation

征求意見稿

2014——發(fā)布2014——實施

國家能源局發(fā)布

1

核電廠工程巖土試驗規(guī)程

1范圍

本標準規(guī)定了核電工程巖土試驗的基本方法和要求

本標準適用于各種核反應(yīng)堆型的陸地固定式商用核電廠、核供熱廠、實驗堆、研究堆及核燃料

后處理廠的工程勘測巖土試驗工作。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對本文件是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB6682分析實驗室用水規(guī)格和試驗方法

GB12746土工試驗儀器貫入儀

GB50021巖土工程勘察規(guī)范

GB/T50269-97地基動力特性測試規(guī)范

DL/T5409.1-2009核電廠工程勘測技術(shù)規(guī)程第2部分：巖土工程

3術(shù)語、符號

3.1術(shù)語

3.1.1

粒徑grainsize

土粒能通過的最小篩孔孔徑，或土粒在靜水中具有相同下沉速度的當量球體直徑。

3.1.2

級配gradation

土樣中各粒組占總土粒質(zhì)量的比例。

3.1.3

含水率watercontent

土中水的質(zhì)量與土顆粒質(zhì)量的比值，以百分率表示。

3.1.4

4

密度density

單位體積土的質(zhì)量。

3.1.5

土粒比重specificgravityofsoilparticle

土顆粒在105℃～110℃烘至恒量時的質(zhì)量與同體積4℃純水質(zhì)量的比值。

3.1.6

孔隙比voidratio

土的孔隙體積與固體顆粒體積的比值。

3.1.7

飽和度degreeofsaturation

土中孔隙水的體積與孔隙體積的比值。

3.1.8

液限liquidlimit

細粒土流動狀態(tài)與可塑狀態(tài)間的界限含水率。

3.1.9

塑限plasticlimit

細粒土可塑狀態(tài)與半固體狀態(tài)間的界限含水率。

3.1.10

縮限shrinkagelimit

飽和黏性土的含水率因干燥減少至土體體積不再變化時的界限含水率。

3.1.11

塑性指數(shù)plasticityindex

液限與塑限的差值，去除掉百分號。

3.1.12

液性指數(shù)liquidityindex

天然含水率和塑限之差與塑性指數(shù)的比值。

3.1.13

塑性圖plasticitychart

以塑性指數(shù)Ip為縱坐標、液限ωL為橫坐標用于細粒土分類的圖。

3.1.14

5

相對密度relativedensity

無黏性土（如砂類土）最大孔隙比emax與天然孔隙比e0之差和最大孔隙比emax與最小隙比

emin之差的比值，反映無黏性土緊密程度的指標。

3.1.15

最大干密度maximumdrydensity

擊實或壓實試驗所得的干密度與含水率關(guān)系曲線上峰值點所對應(yīng)的干密度。

3.1.16

最優(yōu)含水率optimummoisturecontent

擊實試驗所得的干密度與含水率關(guān)系曲線上峰值點所對應(yīng)的含水率。

3.1.17

滲透系數(shù)coefficientofpermeability

土中水滲流呈層流狀態(tài)時，其流速與作用水力梯度成正比例關(guān)系的比例系數(shù)。

3.1.18

壓縮系數(shù)coefficientofcompressibility

在K0固結(jié)試驗中，土試樣的孔隙比減小量與有效壓力增加量的比值，即e～p壓縮曲線上某壓

力段的割線斜率，以絕對值表示。

3.1.19

抗剪強度shearstrength

土體和巖體在剪切面上所能承受的極限剪應(yīng)力。

3.1.20

無側(cè)限抗壓強度unconfinedcompressivestrength

土體在無側(cè)限條件下，抵抗軸向壓力的極限強度。

3.1.21

黏聚力cohesion

黏性土的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)產(chǎn)生的抗剪強度，其數(shù)值等于強度包線在剪應(yīng)力軸上的截距。

3.1.22

內(nèi)摩擦角internalfrictionangle

強度包線與法向壓力軸的交角，反映顆粒間的相互移動和咬合作用形成的摩擦特性。

3.1.23

自由膨脹率freeswellingratio

6

用人工制備的烘干土，在純水中膨脹后增加的體積與原體積之比值，用百分數(shù)表示。

3.1.24

粗顆粒土

粗顆粒土是指粒徑大于5mm土的質(zhì)量大于總質(zhì)量50%的粗粒土。

3.1.25

顆粒分析試驗particlesizeanalysis

測定土中各種粒徑組相對含量百分率的試驗。

3.1.26

擊實試驗compactiontest

用標準擊實方法，測定某一擊實功能作用下土的密度和含水率的關(guān)系，以確定該擊實功能時土

的最大干密度與相應(yīng)的最優(yōu)含水率的試驗。

3.1.27

剪切試驗sheartest

測定土抗剪強度指標的室內(nèi)或現(xiàn)場試驗。

3.1.28

滲透試驗permeabilitytest

測定土體滲透系數(shù)的試驗。

3.1.29

固結(jié)試驗consolidationtest

測定飽和黏性土試樣受荷載排水時，穩(wěn)定孔隙比和壓力關(guān)系、孔隙比和時間關(guān)系的試驗。

3.1.30

直剪試驗directsheartest

一般取3～4個相同的試樣，在直剪儀中施加不同豎向壓力，再分別對它們施加剪切力直至破壞，

以直接測定固定剪切面上土的抗剪強度的方法，分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗。

3.1.31

三軸壓縮試驗triaxialcompressiontest

通常用3～4個相同的圓柱形土試樣，分別在不同的小主應(yīng)力σ3圍壓下，施加軸向應(yīng)力，即主

應(yīng)力差（σ1-σ3）直至試樣破壞的一種求取土的抗剪強度指標（c,φ）和確定土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系

的試驗，分為不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水和固結(jié)排水三種方法，也稱三軸剪切試驗。

3.1.32

7

載荷試驗loadingtest

在巖、土體原位，用一定尺寸的承壓板，對巖、土體施加豎向荷載，同時觀測承壓板沉降，以

研究巖、土體在荷載作用下的變形特征，測定巖、土體承載力和變形模量等工程特性的原位測試。

分為平板載荷試驗和螺旋板載荷試驗。

3.1.33

靜力觸探試驗conepenetrationtest（CPT）

用靜力將標準規(guī)格的錐形探頭勻速壓入土中，測定土的阻力隨深度變化和土的力學(xué)特性的原位

測試，又稱靜力觸探。

3.1.34

圓錐動力觸探試驗dynamicpenetrationtest（DPT）

用一定重量的擊錘，從規(guī)定高度自由落下，將標準規(guī)格的圓錐形探頭貫入土中，根據(jù)打入土中

一定距離所需的錘擊數(shù)，判定土的力學(xué)特性的原位測試。

3.1.35

標準貫入試驗standardpenetrationtest（SPT）

用質(zhì)量為62.1kg的穿心錘，以76cm的自由落距，將標準規(guī)格的貫入器在鉆孔孔底預(yù)打15cm，

測記再打入土中30cm所需錘擊數(shù)，判定土的力學(xué)特性的原位測試。

3.1.36

十字板剪切試驗vanesheartest（VST）

將標準十字板探頭插入土中按一定速率旋轉(zhuǎn)，量測土破壞時的抵抗力矩，測定土的不排水抗剪

強度的原位測試，簡稱十字板試驗。

3.1.37

旁壓試驗pressuremetertest（PMT）

利用可側(cè)向膨脹的旁壓儀，在鉆孔中對孔壁施加徑向壓力，根據(jù)壓力與變形關(guān)系測定巖土臨塑

壓力、極限壓力、旁壓模量等參數(shù)的原位測試，又稱橫壓試驗。

3.1.38

原位直接剪切試驗in-situsheartest

在巖土體原位制備試驗加荷面，分級施加豎向和水平荷載，測定巖土或結(jié)構(gòu)面抗剪強度的原位

測試，又稱現(xiàn)場直剪試驗。按測試對象分為巖體直剪試驗、土體直剪試驗和結(jié)構(gòu)面直剪試驗。

3.1.39

波速測試wavevelocitytest

8

根據(jù)壓縮波、剪切波或瑞利波在巖土體內(nèi)的傳播速度，間接測定巖土體在小應(yīng)變條件下動彈性

模量的原位測試。

3.2符號

0—天然含水率

m0—試件烘干前的質(zhì)量

md—試件烘干后的質(zhì)量

0—天然密度

—干密度

s—飽和密度

ms—試件強制飽和后的質(zhì)量

mw—用靜水力學(xué)天平稱取飽和試件在水中的稱量

ρw—試驗所用的水密度

'

mw—用電子天平稱取飽和試件在水中的稱量

mn—密封試件的質(zhì)量

mnw—用靜水力學(xué)天平稱取密封試件在水中的稱量

n—密封材料的密度

m′nw—用電子天平稱取密封試件在水中的稱量

m1—比重瓶和試液總質(zhì)量

m2—比重瓶、試液和巖粉總質(zhì)量

p—顆粒密度

we—與試驗同溫度條件下試液密度

mw—強制飽和試件在水中的稱量

a—自然吸水率

9

s—飽和吸水率

ma—試件浸水48h后的質(zhì)量

kw—飽水系數(shù)，水充填開口孔隙的程度

n—巖石孔隙率

Vh—軸向自由膨脹率

Vd—徑向自由膨脹率

Vhp—側(cè)向約束軸向膨脹率

Ps—膨脹壓力

P—載荷

Id—巖石耐崩解性指數(shù)

mr—殘留試件烘干質(zhì)量

Lf—凍融質(zhì)量損失率

Rs—凍融前的飽和單軸抗壓強度

Rf—凍融后的飽和單軸抗壓強度

Kf—凍融系數(shù)

—正應(yīng)力，MPa

——剪應(yīng)力，MPa；

Ee—巖石彈性模量

e—巖石彈性泊松比

E50—巖石變形模量，即割線模量

h——縱向應(yīng)變；

d——橫向應(yīng)變；

Rc——巖石單軸抗壓強度，MPa；

10

t—巖石抗拉強度

tan—摩擦系數(shù)

c—黏聚力

Q—剪切載荷,推力載荷

Is—未經(jīng)修正的巖石點荷載強度指數(shù)

I

s(50)—經(jīng)尺寸修正后巖石點荷載強度指數(shù)

W—巖體表面變形

Wz—深度z處的巖體變形

WA—變形測點A處的絕對變形

WR—兩點間的相對變形

Δd—鉆孔徑向變形

ΔR—巖體表面徑向變形

p0—內(nèi)水壓力

f——換能器主頻，Hz；

D——試件的直徑，m；

V

P——縱波波速，保留三位有效數(shù)字，m/s；

V

s——橫波波速，保留三位有效數(shù)字，m/s；

Gd——動剪切模量，MPa

Ed——動彈性模量，MPa

d——動泊松比

——巖塊衰減系數(shù)，NP/m

Kv——巖體完整性系數(shù)，精確至0.01

Vpm——巖體縱波波速，m/s

Vpr——巖塊縱波波速，m/s

11

4基本規(guī)定

4.0.1試驗前應(yīng)詳細了解工程規(guī)模、工程地質(zhì)條件、設(shè)計意圖、建筑物特點、施工方法，試驗內(nèi)容、

方法、數(shù)量應(yīng)與工程建設(shè)各勘測階段的深度相適應(yīng)，并符合下列規(guī)定：

1初步可行性研究及可行性研究階段應(yīng)提供基本的巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標，核島位置應(yīng)有直接的試

驗和測試數(shù)據(jù)，實測壓縮波速度和剪切波速度，計算巖土層的動力學(xué)參數(shù)；

2初步設(shè)計、施工圖設(shè)計、工程建造階段應(yīng)以核島區(qū)的巖土試驗為重點，核島位置應(yīng)采用跨孔法做

波速測試、布置鉆孔彈性模量試驗，對工程有影響的邊坡應(yīng)進行專項試驗。

4.0.2試驗工作管理基本要求應(yīng)符合本規(guī)程附錄A的規(guī)定。

4.0.4巖土試樣可利用鉆孔、試坑、淺井和探槽獲取，取樣位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、工程特點和

試驗要求確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：

1取樣孔數(shù)量不少于鉆孔數(shù)量的1/3；

2每個建筑地段的主要土層土樣數(shù)量不少于6件、主要巖層巖樣不少于3組；

3采取試樣應(yīng)符合規(guī)程附錄B的規(guī)定

4.0.5室內(nèi)土工試驗開土記錄應(yīng)描述：試驗編號、土樣名稱、顏色、狀態(tài)、密度、成分、試驗項目、

記錄人、校核人、時間、頁碼等。

4.0.6室內(nèi)土工試驗原始記錄應(yīng)包括：試樣編號、試驗方法、執(zhí)行標準、儀器設(shè)備、試驗人員、審核

人員、試驗日期、頁碼等。

4.0.7室內(nèi)巖石試驗前應(yīng)描述：巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)性質(zhì)、節(jié)理裂隙

發(fā)育程度及分布、試件形狀等。

4.0.8室內(nèi)巖石試驗原始記錄應(yīng)包括：試件編號、名稱、試件描述、破壞特征、試驗方法、執(zhí)行標準、

儀器設(shè)備、試驗人員、審核人員、試驗日期、頁碼等。

4.0.9原位測試或試驗前應(yīng)描述：試驗位置、地質(zhì)環(huán)境、顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等。

4.0.10試驗后應(yīng)編制試驗報告，主要內(nèi)容：試驗依據(jù)、試驗任務(wù)和目的、執(zhí)行標準、完成工作量、

試驗方法、儀器設(shè)備、成果圖表、結(jié)果說明等。

12

5巖石物理性質(zhì)試驗

5.1含水率試驗

5.1.1含水率試驗采用烘干法，適用于礦物不含結(jié)晶水和含結(jié)晶水的巖石。本試驗適用于測定巖石

在天然狀態(tài)下的含水率。

5.1.2進行含水率試驗時，每組試件數(shù)量不宜少于6個。

5.1.3試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)試件應(yīng)在現(xiàn)場采取，不得采用爆破取樣。試件在采取、運輸、儲存和制備過程中，含水率

的變化不應(yīng)超過1%。

b)每塊試件尺寸應(yīng)大于組成巖石最大礦物顆粒粒徑的10倍。

c)試件質(zhì)量不宜小于40g，不宜大于200g。

5.1.4試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：

a)巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)等。

b)為保持試件天然含水狀態(tài)所采取的措施。

5.1.5烘干法試驗所用的主要儀器和設(shè)備，應(yīng)包括下列各項：

——烘箱和干燥器，干燥器內(nèi)置氯化鈣或硅膠；

——天平(稱量500g，感量0.01g)；

——具有密封蓋的試樣盒。

5.1.6試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)制備試件放入稱量盒內(nèi)，并稱其質(zhì)量。

b)將試樣置于烘箱內(nèi)，對于不含礦物結(jié)晶水的巖石，應(yīng)在105~110℃的恒溫下烘24h。對于含

有礦物結(jié)晶水的巖石，應(yīng)降低烘干溫度，可在40±5℃恒溫下烘干到恒量，宜為24h。

c)將試件從烘箱中取出，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫，稱試件質(zhì)量。

d)重復(fù)本條b）、c）款步驟，直到相鄰兩次稱量之差不超過后一次稱量的0.1%。

e)稱量精確至0.01g。

5.1.7試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石天然含水率按下式計算：

m0md

0100(5.1-1)

md

13

式中天然含水率，；

0——%

試件烘干前的質(zhì)量，；

m0——g

試件烘干后的質(zhì)量，。

md——g

b)計算結(jié)果精確至0.01。

5.1.8試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，試驗編號、試件編號，試件描述，試件烘干前后的質(zhì)

量，試驗人員，試驗日期。

5.2塊體密度試驗

5.2.1巖石塊體密度試驗可采用量積法、水中稱量法和密封法。量積法適用于能制備成規(guī)則試件的

各類巖石，水中稱量法適用于除遇水崩解，溶解和干縮濕脹外的其它各類巖石，密封法適用于不能

用量積法或直接在水中稱量進行試驗的巖石。當采用密封法測定行塊體密度時，應(yīng)同時測定巖石的

天然含水率，密封材料可選用石蠟或高分子樹脂膠涂料。

5.2.2進行塊體干密度試驗時每組試件數(shù)量不應(yīng)少于3個，進行塊體濕密度試驗時試件數(shù)量不宜少于

5個。

5.2.3試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：

巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及分布，試件的

形狀等。

5.2.4量積法試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)試件可用巖芯或巖塊加工制成，在采取巖樣或制備試件時應(yīng)避免產(chǎn)生人為裂隙。

b)試件尺寸應(yīng)符合：圓柱體直徑或方柱體邊長宜為48~54mm；含大顆粒巖石的試件直徑或邊

長應(yīng)大于最大礦物顆粒粒徑的10倍；試件高度與直徑或邊長之比宜為2.0~2.5。

c)試件加工精度應(yīng)符合：試件高度、直徑或邊長的允許偏差為±0.3mm；試件兩端面的不平整

度允許偏差為±0.05mm，端面應(yīng)垂直于試件軸線，允許偏差為±0.25°；方柱體或立方體試件

相鄰兩面應(yīng)互相垂直，允許偏差為±0.25°。

5.2.5量積法主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——鉆石機、切石機、磨石機和車床；

——烘箱和干燥器；

——真空抽氣設(shè)備或煮沸設(shè)備；

14

——天平(感量0.01g)；

——測量平臺、角尺、百分表、游標卡尺等。

5.2.6量積法試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)測量試件兩端和中間三個斷面上相互垂直的兩個方向的直徑或邊長，按平均值計算截面積。

b)測量兩端面周邊上對稱四點和中心點處的高度，計算高度平均值。

c)稱量試件在天然狀態(tài)下的質(zhì)量。

d)試件烘干應(yīng)符合本規(guī)程5.1.6條b）~d）款的規(guī)定。

e)試件自由吸水和強制飽和按照如下要求執(zhí)行：

1）先采用自由吸水法，應(yīng)將試件放入水槽，先注水至試件高度的1/4處，以后每隔2h分別

注水至試件高度的1/2和3/4處，6h后全部浸沒試件。試件全部浸入在水中自由吸水48h后，取出試

件拭干表面水分并稱量。

2）對自由吸水后的試件進行強制飽和。采用煮沸法飽和試件時，煮沸容器內(nèi)的水面應(yīng)始終

高于試件，煮沸時間不應(yīng)少于6h。經(jīng)煮沸的試件應(yīng)放置在原容器中冷卻至室溫，取出試件拭干表面

水分并稱量。

3）采用真空抽氣法飽和試件時，飽和試件的容器內(nèi)的水面應(yīng)高于試件，真空壓力表讀數(shù)宜

為當?shù)卮髿鈮褐?，直至無氣泡逸出為止，但抽氣時間不應(yīng)少于4h。經(jīng)真空抽氣的試件應(yīng)放置在原容

器中，在大氣壓力下靜置4h，取出試件拭干表面的水分并稱量。

f)長度測量精確至0.01mm，稱量精確至0.01g.

5.2.7量積法試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)量積法巖石塊體密度按下列公式計算：

m

0(5.2-1)

0AH

m

s(5.2-2)

sAH

m

d(5.2-3)

dAH

式中天然密度，3；

0——gcm

——干密度，gcm3；

飽和密度，3；

s——gcm

A——試件截面積，cm2；

H——試件高度，cm.

15

ms——試件強制飽和后的質(zhì)量，g；

b)計算精確至0.01gcm3，三個試件平行測定，當平行差值小于0.05gcm3時取平均值，

平行差值大于0.05gcm3時，每個試件的結(jié)果全部列出，不求平均值。

5.2.8水中稱量法試件制備應(yīng)符合如下規(guī)定：

a)試件可采用規(guī)則或不規(guī)則形狀。

b)試件尺寸應(yīng)大于組成巖石最大顆粒粒徑的10倍。

c)每個試件質(zhì)量不宜小于150g。

5.2.9水中稱量法主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——切石機和車床；

——烘箱和干燥器；

——測量平臺；

——水中稱量裝置（靜水力學(xué)天平或電子天平）。靜水力學(xué)天平：稱量1000g，分度值0.01g。并應(yīng)附

孔徑小于5mm的金屬網(wǎng)框、其直徑約（10～15）mm，高約（10～20）mm，適合網(wǎng)框沉入的盛水

容器（如圖5.2-1所示）。電子天平：稱量1000g，分度值0.01g，并應(yīng)附盛水容器，固定試件支架（如

圖5.2-2所示）。

5

4

3

2

1

圖5.2-1靜水力學(xué)天平裝置圖5.2-2電子天平水中稱量裝置

1-數(shù)值顯示框；2-盛水容器；3-金屬網(wǎng)框；1—電子天平；2—盛水容器；3—試件；4—細線；5—固定試件

4-電子天平；5-撐物臺；6-排水閥；7-拉桿

5.2.10水中稱量法試驗步驟應(yīng)符合如下規(guī)定：

a)按本規(guī)程第5.2.6條第（c～e）款規(guī)定對試件進行稱量、烘干，自由吸水法、煮沸法、真空

吸水法飽和。

b)當采用靜水力學(xué)天平稱量時，應(yīng)按圖5.2-1裝置，先向容器內(nèi)注水至約2/3高度處，并使天

平一端的金屬網(wǎng)框浸入水中，勿使網(wǎng)框與容器底部和側(cè)壁接觸，待顯示穩(wěn)定后，按清零鍵，

16

然后將強制飽和的試件放入金屬網(wǎng)框內(nèi)浸沒于水中，稱試件在水中的質(zhì)量，并測記水溫。

c)當采用電子天平稱量時，應(yīng)按圖5.2-2裝置，先將裝有水的盛水容器置于電子天平上，待顯

示穩(wěn)定后，按清零鍵，然后將強制飽和的試件吊在固定支架上并浸沒于水中，勿與容器壁

接觸，稱試件懸沒在水中的質(zhì)量，并測記水溫。

d)稱量精確至0.01g。

5.2.11水中稱量法試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)當采用靜水力學(xué)天平稱量時，巖石塊體密度按下列公式計算：

m0

0w(5.2-4)

msmw

md

dw(5.2-5)

msmw

ms

sw(5.2-6)

msmw

式中：mw——用靜水力學(xué)天平稱取飽和試件在水中的稱量，g；

3

ρw——試驗所用的水密度，gcm。

b)當采用電子天平稱量時，巖石塊體密度按下列公式計算：

m0

0,w(5.2-7)

mw

md

d,w(5.2-8)

mw

ms

s,w(5.2-9)

mw

'

式中：mw——用電子天平稱取飽和試件在水中的稱量，g。

c)計算精確至0.01gcm3，三個試件平行測定，當平行差值小于0.05gcm3時取平均值，

平行差值大于0.05gcm3時，每個試件的結(jié)果全部列出，不求平均值。

5.2.12密封法試件宜采用邊長為40~60mm的近似立方體或渾圓狀體。

5.2.13密封法試驗主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——切石機和車床；

17

——烘箱和干燥器；

——天平(感量0.01g)；

——測量平臺；

——靜水力學(xué)天平或電子天平同本規(guī)程第5.2.9條規(guī)定；

——密封材料：石蠟或高分子樹脂涂料。

——其他設(shè)備：熔化石蠟和配制涂料的用具。

5.2.14試驗應(yīng)按照如下步驟進行：

a)試件的密封，可根據(jù)試件狀態(tài)選用石蠟或高分子樹脂膠涂料作為防水密封材料。

1）采用蠟封時：將已經(jīng)稱量的試件系上細線，置于溫度60℃左右的融蠟中1~2s，使試件表面

均勻涂上一層蠟?zāi)ぃ穸燃s1mm。當蠟?zāi)び袣馀輹r，應(yīng)用熱針刺穿并用蠟液涂平，待冷卻后稱蠟封

試件質(zhì)量。

2）采用高分子樹脂膠涂料封時：配制高分子樹脂膠，用毛筆將高分子樹脂膠均勻涂抹于已經(jīng)

稱量的試件試件表面，宜涂刷兩遍，待溶劑揮發(fā)，在試件表面形成一層薄膜后，稱涂層與試件總質(zhì)

量。

b)將密封試件置于水中稱量裝置，按照本規(guī)程第5.2.10條第（b～d）款規(guī)定進行。

c)取出試件，拭干表面水分后再次稱量。當浸水后的蠟封試件質(zhì)量增加時，應(yīng)重新進行試驗。

d)稱量精確至0.01g。

5.2.15試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)采用靜水力學(xué)天平稱量時，應(yīng)按下列公式計算巖石塊體密度：

m

0(5.2-10)

0mmmm

nnwn0

wn

0

d(5.2-11)

10.010

式中密封試件的質(zhì)量，；

mn——g

用靜水力學(xué)天平稱取密封試件在水中的稱量，；

mnw——g

密封材料的密度，3。

n——g/cm

b)采用電子天平稱量時，應(yīng)按下列公式計算巖石塊體密度：

18

m

0(5.2-12)

0m,mm

nwn0

wn

m

d(5.2-13)

dm,mm

nwnd

wn

式中：m′nw——用電子天平稱取密封試件在水中的稱量，g。

c)計算精確至0.01gcm3，三個試件平行測定，當平行差值小于0.05gcm3時取平均值，

平行差值大于0.05gcm3時，每個試件的結(jié)果全部列出，不求平均值。

5.2.16試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，試件編號，試件描述，試驗方法，試件尺寸，水密度，

試件在各種含水狀態(tài)下的稱量，石蠟或高分子樹脂膠的密度，試驗人員，試驗日期等。

5.3顆粒密度試驗

5.3.1顆粒密度試驗可采用比重瓶法和水中稱量法。比重瓶法適用于各類巖石，水中稱量法適用于

除遇水崩解，溶解和干縮濕脹以及密度小于1gcm3的其他各類巖石。

5.3.2試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：

巖石名稱，顏色，礦物成分，風(fēng)化程度、試件粉碎方法、試件形狀等。

5.3.3比重瓶法試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)將巖石試件用粉碎機粉碎成巖粉，使之全部通過0.25mm篩孔，用磁鐵吸去鐵屑。

b)對含有磁性礦物的巖石，應(yīng)采用瓷研缽或瑪瑙研缽粉碎，使之全部通過0.25mm的篩孔。

5.3.4比重瓶法試驗主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——粉碎機，瓷研缽或瑪瑙研缽，磁鐵塊；

——篩(孔徑0.25mm)；

——天平(稱量200g，感量0.001g)；

——烘箱和干燥器；

——真空抽氣設(shè)備或煮沸設(shè)備；

——恒溫水槽；

——短頸比重瓶(容積100ml)；

——溫度計(量程0~50℃)；

19

——砂浴、滴管等。

5.3.5比重瓶法試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)將制備好的巖粉置于105~110℃的恒溫下烘干，烘干時間不應(yīng)少于6h，然后放入干燥器內(nèi)

冷卻至室溫。

b)用四分法取其中兩份巖粉，每份巖粉質(zhì)量為15g。

c)將稱量后的巖粉裝入烘干的比重瓶內(nèi)，注入試液(純水或煤油)至比重瓶容積的一半處。對含

水溶性礦物的巖石，應(yīng)使用煤油作試液。

d)當使用純水作試液時，可采用煮沸法或真空抽氣法排除氣體。當使用煤油作試液時，應(yīng)采

用真空抽氣法排除氣體。

e)當采用煮沸法排除氣體時，煮沸后加熱時間不應(yīng)少于1h。

f)當采用真空抽氣法排除氣體時，真空壓力表讀數(shù)宜為當?shù)貧鈮褐?，抽氣?yīng)抽至無氣泡逸出，

且抽氣時間不少于1h。

g)將經(jīng)過排除氣體的試液注入比重瓶至近滿，然后置于恒溫水槽內(nèi)，使瓶內(nèi)溫度保持穩(wěn)定，

上部懸液澄清，測量瓶內(nèi)試液的溫度，準確至0.5℃。

h)塞好瓶塞，使多余的試液自瓶塞毛細孔中溢出，將瓶外擦干，稱瓶、試液和巖粉的總質(zhì)量。

i)洗凈比重瓶，注入經(jīng)排除氣體并與試驗同溫度的試液至比重瓶內(nèi)，按本條g），h）款規(guī)定

稱瓶和試液的總質(zhì)量。

j)本試驗應(yīng)進行兩次平行試驗，稱量精確至0.001g.

5.3.6比重瓶法試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)比重瓶法試驗巖石顆粒密度按下式計算：

md

pwe(5.3-1)

m1mdm2

式中比重瓶和試液總質(zhì)量，；

m1——g

比重瓶、試液和巖粉總質(zhì)量，；

m2——g

3

p——顆粒密度，g/cm；

與試驗同溫度條件下試液密度，3。

we——g/cm

b)比重瓶法試驗兩次平行測定的允許偏差為0.02g/cm3，取兩次測值的平均值作為試驗結(jié)果。

c)計算值精確至0.01g/cm3。

20

5.3.7水中稱量法試件制備應(yīng)符合本規(guī)程5.2.8條的規(guī)定。

5.3.8水中稱量法主要儀器和設(shè)備應(yīng)應(yīng)符合本規(guī)程5.2.9條的規(guī)定。

5.3.9水中稱量法試驗步驟見5.2.10條的規(guī)定。

5.3.10水中稱量法試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)水中稱量法試驗巖石顆粒密度按下式計算：

md

pw(5.3-2)

mdmw

式中強制飽和試件在水中的稱量，。

mw——g

b)計算值精確至0.01g/cm3。

5.3.11試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，試驗編號，試件編號，試件描述，試驗方法，試驗人

員，試驗日期等。

水中稱量法試驗還應(yīng)記錄試件的干質(zhì)量，浸水后質(zhì)量，強制飽和后質(zhì)量，試件在水中稱量，水

密度。比重瓶法試驗還應(yīng)記錄比重瓶編號，試液溫度，試液密度，干巖粉質(zhì)量，瓶和試液總質(zhì)量，

瓶，試液及巖粉總質(zhì)量等。

5.4吸水性試驗

5.4.1巖石的吸水性試驗可分為自然吸水率試驗和飽和吸水率試驗。巖石自然吸水率采用自由吸水

法測定，飽和吸水率采用煮沸法或真空抽氣法強制飽和后測定，適用于遇水不崩解，不溶解和不干

縮濕脹的巖石。

5.4.2吸水性試驗試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)試件宜采用規(guī)則形狀，在試件制備困難時可采用不規(guī)則形狀.

b)規(guī)則試件尺寸應(yīng)符合本規(guī)程第5.2.4條b）款的規(guī)定

c)不規(guī)則試件應(yīng)符合本規(guī)程第5.2.8條的規(guī)定。

d)每組試件塊數(shù)不應(yīng)少于3塊。

5.4.3試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：

巖石名稱，顏色，礦物成分，結(jié)構(gòu)，風(fēng)化程度，膠結(jié)性質(zhì)，節(jié)理裂隙的發(fā)育程度及分布，試件形狀

等。

6.4吸水性試驗主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——鉆石機，切石機，磨石機；

21

——烘箱，干燥器；

——天平(感量0.01g)；

——水槽；

——真空抽氣設(shè)備或煮沸設(shè)備。

5.4.5試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)清除試件表面的塵土和松動顆粒，對軟巖和極軟巖，試件應(yīng)采取保護措施，防止試件在吸

水過程中掉塊或崩解。

b)試件烘干、自由吸水及強制飽和應(yīng)符合本規(guī)程5.2.6條d）~f）款的規(guī)定。

5.4.6試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石的自然吸水率，飽和吸水率按下列公式計算：

mamd

a100(5.4-1)

md

msmd

s100(5.4-2)

md

式中自然吸水率，；

a——%

飽和吸水率，；

s——%

試件浸水后的質(zhì)量，；

ma——48hg

b)按下式計算巖石飽水系數(shù)：

a

kw(5.4-3)

s

式中kw——飽水系數(shù)，水充填開口孔隙的程度；

c)按下列計算巖石孔隙率：

n(1d)100(5.4-4)

s

式中：n——巖石孔隙率（%）；

d)計算值精確至0.01。

5.4.7試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，試件編號，試件描述，試驗方法，干試件質(zhì)量，浸水

后試件質(zhì)量，強制飽和后試件質(zhì)量，試驗人員，試驗日期.

22

5.5膨脹性試驗

5.5.1本試驗可以分為自由膨脹率試驗、側(cè)向約束膨脹率試驗和體積不變下膨脹壓力試驗。自由膨

脹率試驗適用于遇水不易崩解的巖石。側(cè)向約束膨脹率試驗和體積不變條件下膨脹壓力試驗試驗適

用于各類巖石。

5.5.2膨脹性試驗每組試件數(shù)量不應(yīng)少于3個。

5.5.3試件描述應(yīng)包括下列內(nèi)容：

巖石名稱、顏色、礦物成分、結(jié)構(gòu)、風(fēng)化程度、膠結(jié)物性質(zhì)，膨脹變形和加荷方向與層理，片理、

節(jié)理裂隙之間的關(guān)系，試件加工方法等。

5.5.4自由膨脹率試驗試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)試樣應(yīng)在現(xiàn)場采用干鉆法采取及加工，并保持天然含水狀態(tài)，不應(yīng)采用爆破或濕鉆法取樣。

試樣的天然含水率變化不宜超過1%。

b)試件尺應(yīng)滿足下列規(guī)定：

1)圓柱體試件直徑宜為50~60mm，高度宜等于直徑.兩端面不平行度允許偏差為+0.05mm，垂直

度允許偏差為±0.25°.

2)正方體試件邊長宜為50~60mm，兩端面不平行度允許偏差為+0.05mm，垂直度允許偏差為

±0.25°.

5.5.5自由膨脹率試驗主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——鉆石機，切石機，磨石機；

——測量平臺，角尺，千分卡尺，放大鏡；

——自由膨脹試驗儀(圖5.5-1)；

——千分表；

——溫度計。

圖5.5-1自由膨脹試驗儀示意圖

1-鋁板；2-金屬透水板；3-試樣；4-紫銅片；5-容器

5.5.6自由膨脹率試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

23

a)將試件放入自由膨脹試驗儀內(nèi)，在試件上、下端分別放置透水板，頂部放置一塊金屬板。

b)在試件上部和四側(cè)對稱的中心部位分別安裝千分表，四側(cè)千分表與試件接觸處宜放置一塊

紫銅片，千分表測桿浸水部分應(yīng)涂上防水材料。

c)每隔10min記錄千分表讀數(shù)一次，直至連續(xù)三次讀數(shù)不變。

d)緩慢向容器內(nèi)注入蒸餾水，直至淹沒上部透水板并立即讀數(shù)。

e)在第一小時內(nèi)，每隔10min測讀變形一次，以后每隔1h測讀變形一次，直至相鄰三次讀數(shù)

差不大于0.001mm即可認為穩(wěn)定，但浸水試驗時間不應(yīng)少于48h。

f)整個試驗過程中應(yīng)保持水位不變，水溫變化不應(yīng)大于2℃。

g)試驗結(jié)束后，應(yīng)詳細描述試件的崩解，開裂，掉塊，表面泥化或軟化現(xiàn)象。根據(jù)需要可對

試塊進行礦物鏡檢，X衍射分析和差熱分析。

5.5.7試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石自由膨脹率按下列公式計算：

U

Vh100(5.5-1)

hH

U

Vd100(5.5-2)

dD

式中軸向自由膨脹率，；

Vh——%

徑向自由膨脹率，；

Vd——%

試件軸向變形量，；

Uh——mm

H——試件高度，mm；

試件徑向平均變形量，；

Ud——mm

D——試件直徑或邊長，mm；

b)計算值取三位有效數(shù)字。

c)繪制軸向自由膨脹率Vh與時間t的關(guān)系曲線，確定最大軸向及徑向自由膨脹率。

5.5.8側(cè)向約束膨脹率試驗試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)試樣應(yīng)在現(xiàn)場采用干鉆法采取，并保持天然含水狀態(tài)，不應(yīng)采用爆破或濕鉆法取樣.試樣的

天然含水率變化不宜超過1%。

b)試件應(yīng)為圓柱體，直徑宜為50mm，尺寸偏差為0~-0.1mm，高度不宜小于20mm，且應(yīng)大

于巖石最大顆粒粒徑的10倍。兩端面不平行度允許偏差為±0.05mm，且應(yīng)垂直于試件軸線，

24

垂直度允許偏差為±0.25°。

5.5.9側(cè)向約束膨脹率試驗的主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——鉆石機，切石機，磨石機；

——測量平臺，角尺，千分卡尺，放大鏡；

——側(cè)向約束膨脹率試驗儀；

——千分表；

——溫度計。

5.5.10側(cè)向約束膨脹試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)在內(nèi)壁涂有凡士林的金屬套環(huán)內(nèi)，先在其底部放置一塊金屬透水板和一張薄型濾紙，接著

放置試件，其上再放置一張薄型濾紙和一塊金屬透水板，最后在頂部放置固定金屬載荷板，

并安裝千分表.金屬載荷板的質(zhì)量應(yīng)能對試件產(chǎn)生5kPa的壓力。

b)試驗步驟及穩(wěn)定標準應(yīng)符合本規(guī)程5.5.6條c）~g）款的規(guī)定。

5.5.11試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石側(cè)向約束膨脹率按下列公式計算：

U

Vhp100(5.5-3)

hpH

式中Vhp——側(cè)向約束軸向膨脹率，%；

H——試件高度，mm；

Uhp——側(cè)向約束軸向變形量，mm；

b)計算值取三位有效數(shù)字.

c)繪制徑向自由膨脹率Vd與時間t的關(guān)系曲線，確定最大軸向及徑向自由膨脹率。

5.5.12體積不變條件下的膨脹壓力試驗的試件制備應(yīng)符合5.5.8條的規(guī)定。

5.5.13體積不變條件下的膨脹壓力試驗主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——鉆石機，切石機，磨石機；

——測量平臺，角尺，千分卡尺，放大鏡；

——膨脹壓力試驗儀(圖5.5-2)；

——千分表；

——壓力傳感器及對應(yīng)二次儀表；

——溫度計。

25

圖5.5-2巖體膨脹壓力試驗儀示意圖

1-螺母；2-平墊圈；3-橫梁；4-螺母；5-擺柱；6-接頭；7-壓力傳感器；

8-上壓板；9-金屬透水板；10-試件；11-套環(huán)；12-調(diào)整件；13-容器

5.5.14體積不變條件下的膨脹壓力試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)將試件放入內(nèi)壁涂有凡士林的金屬環(huán)內(nèi)，并在試件上，下端分別放置一張薄型濾紙和金屬

透水板。

b)安裝加壓系統(tǒng)及測量試件變形的千分表，使儀器各部位和試件在同一軸線上，不應(yīng)出現(xiàn)偏

心載荷。

c)對試件施加10kPa的壓力，測記千分表讀數(shù)，每隔10min測讀一次，連續(xù)三次讀數(shù)不變時，

重新調(diào)整千分表并記錄千分表讀數(shù)。

d)向盛水容器內(nèi)緩慢注入蒸餾水，直至淹沒上部透水板.觀測千分表的變化，當變形量達到

0.001mm時，調(diào)節(jié)所施加的壓力，使試件膨脹變形在整個試驗過程中保持不變。

e)開始時每隔10min讀數(shù)一次，連續(xù)三次讀數(shù)差小于0.001mm時，改為每小時讀數(shù)一次，連

續(xù)三次讀數(shù)差小于0.001mm時，即可認為穩(wěn)定并記錄試驗壓力.浸水后總的試驗時間不應(yīng)少

于48h。

f)試驗過程中應(yīng)保持水位不變，水溫變化不應(yīng)大于2℃。

g)試驗結(jié)束后，應(yīng)描述試件表面的泥化和軟化現(xiàn)象.根據(jù)需要可對試件進行礦物鏡鑒，X衍射

分析和差熱分析。

5.5.15體積不變條件下的膨脹壓力試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石膨脹壓力按下列公式計算：

P

P(5.5-4)

sA

式中膨脹壓力，；

Ps——MPa

P——軸向載荷，N；

A——試件截面積，mm2。

26

b)計算值取三位有效數(shù)字。

P

c)繪制膨脹壓力s與時間t的關(guān)系曲線，確定最大膨脹壓力。

5.5.16試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，試驗編號，試件編號，試件描述，試件尺寸。試驗溫

度，試驗時間，徑向變形，軸向變形，軸向載荷，試驗人員，試驗日期等。

5.6耐崩解性試驗

5.6.1本試驗適用于軟巖類巖石和風(fēng)化巖石。

5.6.2試件制備應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)現(xiàn)場采取的試樣應(yīng)保持天然含水量，并密封裝箱。

b)試件為渾圓形，每塊質(zhì)量為40~60g。

c)每組試件數(shù)量不應(yīng)少于20塊。

5.6.3試件描述應(yīng)包括：巖石名稱，顏色，礦物成分，裂隙，顆粒大小，膠結(jié)物體性質(zhì)等。

5.6.4主要儀器和設(shè)備應(yīng)包括下列各項：

——烘箱及干燥器；

——天平(稱量大于2000g，感量0.01g)；

——溫度計；

——耐崩解性試驗儀，由動力裝置，圓柱形篩筒和水槽組成(圖5.6-4)，其中圓柱形篩筒長100mm，

直徑140mm，篩孔直徑2mm。

圖5.6-4耐崩解性試驗儀示意圖

1-水槽；2-蝸桿；3-軸套；4-蝸輪；5-大軸；6-馬達；7-篩筒

5.6.5試驗步驟應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)烘干篩筒并稱量。

b)將試件裝入耐崩解試驗儀的圓柱形篩筒內(nèi)，經(jīng)105~110℃恒溫烘干至恒量后(烘干時間不少于

24h)，在干燥器內(nèi)冷卻至室溫并稱量。

27

c)將裝有試件的圓柱形篩筒放置入水槽內(nèi)，向水槽內(nèi)注入蒸餾水，使水位保持在轉(zhuǎn)動軸下約

20mm，圓柱形篩筒以20r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動10min后，將圓柱形篩筒和殘留試塊經(jīng)105~110℃恒

溫烘干至恒量后(烘干時間不少于24h)，在干燥器內(nèi)冷卻至室溫并稱量。

d)重復(fù)本條b），c）款，取得第二循環(huán)后的圓柱形篩筒和殘留試件的質(zhì)量。

e)根據(jù)工程重要性和巖石耐崩解性能可進行3~5次循環(huán)。

f)試驗過程中水溫應(yīng)保持在20±2℃范圍內(nèi)。

g)試驗結(jié)束后，應(yīng)對殘留試件，水的顏色和水中沉積物進行描述.根據(jù)需要，對水中沉積物進行顆

粒分析，界限含水量測定和粘土礦物分析。

h)稱量精確至0.1g。

5.6.6試驗成果整理應(yīng)符合下列規(guī)定：

a)巖石耐崩解性指數(shù)按下式計算：

mr

Id100(5.6.-1)

md

式中巖石耐崩解性指數(shù)，；

Id——%

原試件烘干質(zhì)量，；

md——g

殘留試件烘干質(zhì)量，。

mr——g

b)計算精確至0.1。

c)巖石耐崩解性以第二次循環(huán)的Id表示。

d)根據(jù)需要可繪制耐崩解性指數(shù)Id與循環(huán)次數(shù)N關(guān)系圖以及第二次循環(huán)的耐崩解性指數(shù)

Id2與塑性指數(shù)Ip分類圖。

5.6.7試驗記錄應(yīng)包括工程名稱，巖石名稱，取樣位置，試驗編號，試件編號，試件描述，水溫，

試件在試驗前后的烘干質(zhì)量，試驗人員，試驗日期。

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6巖塊力學(xué)性質(zhì)試驗

6.1單軸壓縮變形試驗

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