水利水電工程巖石試驗規(guī)程條文說明

總則1.0.l巖石力學(xué)試驗及及其測試技術(shù)是巖石力學(xué)理論及其工程應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。我國水利水電工程中的巖石力學(xué)試驗研究工作最早起步于1958年三峽工程的巖石力學(xué)試驗研究工作。近半個世紀(jì)以來，巖石力學(xué)試驗及其測試技術(shù)的研究為解決我國水利、能源、交通、礦山、人防和鐵道等領(lǐng)域工程中的巖石力學(xué)問題作出了重大貢獻。1981年電力工業(yè)部和水利部頒發(fā)的DLJ204—81、SLJ—81《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》及1992年頒布的DL5006—92《水利水電工程巖石試驗規(guī)程（補充部分〉》首次對水利水電工程巖石試驗方法進行了統(tǒng)一和規(guī)范。2001年，以長江科學(xué)院作為主編單位編制的SL264-2001《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》按現(xiàn)代《水利水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)定》（SL01-97）對當(dāng)時水利水電工程涉及的巖石力學(xué)試驗新經(jīng)驗、新方法、新技術(shù)等進行了系統(tǒng)總結(jié)和歸納。該規(guī)程的制定與頒布，對以三峽工程為代表的中國水利水電工程建設(shè)進入世界領(lǐng)先水平起到重要技術(shù)支撐作用，同時對交通、鐵路、礦山及核電等領(lǐng)域的巖石力學(xué)試驗技術(shù)的發(fā)展，也起到了重要示范作用。當(dāng)前，水利水電工程開發(fā)向西部等復(fù)雜地質(zhì)條件發(fā)展，以深埋長隧洞工程建設(shè)為代表的水資源配置工程建設(shè)正處于高峰建設(shè)期，高地震烈度地區(qū)建設(shè)引起的巖石力學(xué)動力問題、高地應(yīng)力、復(fù)雜應(yīng)力路徑條件下的巖石試驗及復(fù)雜工程巖體觀測技術(shù)等為復(fù)雜條件水利水電工程建設(shè)提出了新挑戰(zhàn)。另一方面，巖石力學(xué)試驗儀器及原位觀測設(shè)備發(fā)展迅速，高圍壓、電液伺服、計算機自動采集、滾軸絲杠加載等先進原理及技術(shù)的發(fā)展，為進一步推動巖石力學(xué)試驗技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。SL264-2001《水利水電工程巖石試驗規(guī)程》已頒布15年，總結(jié)該規(guī)程實施以來的應(yīng)用實踐，通過對原規(guī)程進行修訂，適當(dāng)調(diào)整并納入一些有針對性的新的試驗技術(shù)，對推動巖石力學(xué)理論及試驗技術(shù)在工程中的應(yīng)用，解決水利水電工程建設(shè)面臨的新的技術(shù)挑戰(zhàn)以及提高試驗成果質(zhì)量等具有重要意義。1.0.2本條進一步明確了水利水電工程巖石試驗規(guī)程的適用范圍。3基本規(guī)定3.0.2水利水電工程勘察設(shè)計分為規(guī)劃、可行性研究、初步設(shè)計、招標(biāo)設(shè)計和施工詳圖設(shè)計共五個階段，是根據(jù)GB50487水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中的階段劃分而定的。在GB50287《水電發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》中，將水電工程的勘察設(shè)計分為規(guī)劃、預(yù)可行性研究、可行性研究、招標(biāo)設(shè)計及施工詳圖設(shè)計共五個階段，在執(zhí)行本規(guī)程時，可參考使用。3.0.5巖石試驗大綱是試驗工作的實施計劃。在編制試驗大綱前宜進行現(xiàn)場踏勘，以便制定符合實際的試驗實施計劃。巖石試驗工作是與地質(zhì)勘察和設(shè)計方案緊密相聯(lián)的，隨著地質(zhì)問題的不斷揭露和設(shè)計方案的不斷完善，調(diào)整試驗布置和工作量更加有利于結(jié)合實際，并深入解決工程問題，困此，本條作了允許調(diào)整試驗大綱內(nèi)容的規(guī)定。3.0.13進行巖體抗剪強度試驗時，其試點的環(huán)境條件和巖性應(yīng)與實際工程建筑物區(qū)的環(huán)撞條件和巖性相似，即受力狀態(tài)與受力方向應(yīng)一致，飽水或浸水狀態(tài)應(yīng)相似，巖體性狀應(yīng)相似。3.0.19試驗報告應(yīng)包括下列內(nèi)容:1.報告正文包括試驗?zāi)康?、試驗?nèi)容、工程概況、工程地質(zhì)條件、主要巖石力學(xué)問題、試驗布置、試驗方法、試驗數(shù)量、試驗成果整理與分析、試驗最佳值及主要結(jié)論等。2.報告附圖包括地質(zhì)圖、試驗洞（坑、槽〉或露頭的展示圖、鉆孔柱狀圖、試件或試點（體〉地質(zhì)素描圖、試驗布置圖、試驗安裝圖、試驗成果曲線等。3.報告編寫、校核及逐級審核人員簽名。4巖塊物理性質(zhì)試驗4.1含水率試驗4.1.1巖石含水率是試件在105℃~110℃溫度下烘至恒量時所失去水的質(zhì)量與試件干質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。對于不易成型的較松散或松散巖石可采用帶有密封蓋的試樣盒進行測定。4.1.2為與國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50266保持一致，本條3款試件質(zhì)量修訂為40g~200g。4.1.4根據(jù)目前試驗天平感量普遍所能達到的水平，本條將試驗天平的感量由0.01g修訂為0.001g。4.1.5本條規(guī)定巖石含水率試驗采用稱量控制，規(guī)定具體操作應(yīng)將試件反復(fù)烘干至稱量達到恒量。4.2吸水性試驗4.2.1自由吸水法是指試件在大氣壓力和室溫條件下吸水的方法。巖石自然吸水率是采用自由吸水法吸入的最大吸水量與試件固體質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石飽和吸水率是試件在強制飽和狀態(tài)下的最大吸水量與試件固體質(zhì)量的比值，以百分?jǐn)?shù)表示。4.2.2試件形態(tài)對巖石吸水率的試驗成果有影響，這和試件與水的接觸面積的大小有很大關(guān)系。本條規(guī)定吸水性試驗試件宜采用規(guī)則形狀，只有當(dāng)試件制備有困難時，才允許采用不規(guī)則試件。對不規(guī)則試件除了要求采用渾圓形試件外，還有一定的質(zhì)量要求，以保證試驗成果的精度。參照國內(nèi)試驗單位普遍采用的試件尺寸及要求，本條將規(guī)則試件高徑比宜為2.0~2.5修訂為高度為20mm~30mm。4.2.5考慮到國內(nèi)西藏、青海等地區(qū)大氣壓力明顯偏低，參照國標(biāo)GB/T50266的要求，本條4款將真空抽氣法的壓力表讀數(shù)由100kPa修訂為當(dāng)?shù)卮髿鈮褐怠?.2.6巖石飽水系數(shù)是水利水電工程較常用的水理性指標(biāo)，本條增加了飽水系數(shù)的計算公式。4.3顆粒密度試驗4.3.1巖石顆粒密度是巖石固相物質(zhì)的質(zhì)量與體積的比值。本規(guī)程仍推薦比重瓶法和水中稱量法。比重瓶法為基本方法，但比重瓶法操作較煩瑣，不宜作大量的試驗。水中稱量法具有可用不規(guī)則試件、操作簡便、可同時測定巖石的顆粒密度、塊體密度、吸水率、飽和吸水率等物理指標(biāo)的優(yōu)點。由于水不可能完全充滿巖石中的閉合裂隙，致使水中稱量法測定的顆粒密度略偏小，但對于中小型水利工程以及大型工程的可行性階段甚至初設(shè)階段都是可以滿足精度要求的。4.3.2試件可采用塊體密度試驗后的試件巖粉，旨在減少巖石不均勻性的影響。實測資料表明，采用粉碎后最大粒徑1mm的巖粉，對試驗成果影響甚微。本條規(guī)定巖粉必須全部通過0.25mm篩孔，是參照了國內(nèi)外的現(xiàn)行規(guī)定。4.3.3本條說明參見本規(guī)程4.2.2條文說明。4.3.6采用比重瓶法測定顆粒密度時，巖粉的烘干時間可根據(jù)不同巖石而定。根據(jù)經(jīng)驗，堅硬巖類一般6h~8h，粘土巖類8h~10h，本條規(guī)定，烘干時間不少于6h?？紤]到各地的大氣壓不一致，與國標(biāo)gbt5GB/T50266一致，真空抽氣法的壓力表讀數(shù)修改為當(dāng)?shù)卮髿鈮褐怠?.4塊體密度試驗4.4.1巖石塊體密度是巖石試件質(zhì)量與試件體積的比值。根據(jù)巖石含水狀態(tài)，巖石塊體密度可分為天然密度、干密度和飽和密度。選擇試驗方法時應(yīng)主要考慮試件制備的難度和水對巖石的影響。密封法試驗當(dāng)以石蠟為密封材料時，由于石蠟的融點較高，在蠟封過程中會引起試件含水率的變化，同時試件也會產(chǎn)生干縮，這將影響巖石天然含水率和塊體密度計算的準(zhǔn)確性。而高分子樹脂膠是在常溫下的涂料，密封過程中不會引起試件含水率和試件體積的變化。因此，對于干縮濕脹的巖石宜采用高分子樹脂膠密封試件來測定巖石的塊體密度。4.4.2采用量積法測定巖石塊體密度時，可與巖石單軸抗壓強度試驗共用一個試件，同時這還有利于建立巖石物理指標(biāo)與力學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系。4.4.11高分子樹脂膠可按質(zhì)量比配制，聚氯乙烯樹脂和環(huán)己酮之比為1:4先將粉末狀的樹脂倒入磨口玻璃瓶內(nèi)，然后再將環(huán)己酮加入，用玻璃棒攪拌均勻，蓋好瓶口，待粉末完全溶解呈透明狀膠液后即可使用。4.4.12巖石孔隙率是水利水電工程較常用的巖石物理性指標(biāo)，本條增加了巖石孔隙率的計算公式。石蠟的密度采用水中稱量法測定。高分子樹脂涂料的密度，可按涂料的配合比確定，聚氯乙烯樹脂密度為1.35~1.46g/cm3，環(huán)己酮密度為0.95g/cm3。4.5膨脹性試驗4.5.1巖石膨脹性試驗是測定巖石吸水后的膨脹特性。巖石自由膨脹率是巖石試件吸水后產(chǎn)生的徑向變形、軸向變形分別與試件吸水前的直徑、高度之比，以百分?jǐn)?shù)表示。巖石側(cè)向約束膨脹率是巖石試件在有側(cè)向約束條件下，軸向受有限載荷（5kPa）時吸水后產(chǎn)生的軸向變形與吸水前試件高度之比，以百分?jǐn)?shù)表示。體積不變條件下巖石膨脹壓力是巖石試件在有側(cè)向約束條件下，測定試件吸水后保持軸向尺寸不變所需施加的軸向壓力。4.5.2側(cè)向約束膨脹率和體積不變條件下巖石膨脹壓力試驗，規(guī)定試件直徑偏差為0~-0.1mm，是指為保證試件吸水后不產(chǎn)生徑向變形又便于安裝，試件直徑應(yīng)略小于試驗儀器金屬套環(huán)直徑，單其差值不得大于0.1mm。4.5.6側(cè)向約束膨脹率試驗儀器的金屬套環(huán)高度不應(yīng)小于試件高度和兩塊透水板厚度之和，以保證試件吸水后不產(chǎn)生側(cè)向變形。4.5.7體積不變條件下巖石膨脹壓力試驗，為使試件體積保持不變，應(yīng)隨時調(diào)節(jié)所施加載荷，在觀測變形時扣除儀器的系統(tǒng)變形。4.6耐崩解性試驗4.6.1巖石耐崩解性試驗是測定巖石試件在經(jīng)過干燥和浸水2個標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)后，試件殘留的質(zhì)量與其原質(zhì)量之比，以百分?jǐn)?shù)表示。4.6.5參照國標(biāo)GB/T50266的要求，本條試件稱量由精確至0.1g修訂為精確至0.01g。4.7凍融試驗4.7.1巖石凍融破壞是由于裂隙中的水結(jié)冰，體積膨脹導(dǎo)致巖石破裂。巖石凍融試驗是測定巖石經(jīng)過多次反復(fù)凍融后的質(zhì)量損失和飽和單軸抗壓強度，并以凍融系數(shù)表示巖石的抗凍性能。4.7.5參照國標(biāo)GB/T50266的要求，凍融循環(huán)次數(shù)由20次修訂為25次。4.8硬度試驗4.8.1巖石的可鉆性是指在TBM破巖過程中巖石的綜合表現(xiàn)的評價指標(biāo)，包括巖石抵抗刀具破巖的能力和巖石對刀具的磨損能力。巖石硬度是巖石的可鉆性評價的重要指標(biāo)，本次規(guī)程修訂中新增巖石硬度。巖石的硬度測試方法有施密特回彈硬度法、肖氏硬度法、摩氏硬度法等。由于施密特回彈硬度方法所需儀器設(shè)備簡單、輕便及經(jīng)濟適用等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于巖石硬度、強度及彈模等參數(shù)的估測。施密特回彈硬度測試原理是應(yīng)用一彈簧驅(qū)動彈擊錘并通過彈擊桿彈擊試樣（試點）表面所產(chǎn)生的瞬時彈性變形的恢復(fù)力，使彈擊錘帶動指針回彈并指示出回彈的距離。以回彈的距離與沖擊前彈擊錘至彈擊桿的距離之比，按照百分比計算。施密特回彈儀可分為L型和N型。L型回彈儀最大釋放沖擊能0.735Nm，適用于室內(nèi)巖石試件；N型回彈儀最大釋放沖擊能2.207Nm，適用于現(xiàn)場巖體試件。4.9磨耗性試驗4.9.1巖石的耐磨性是巖石的可鉆性評價的重要指標(biāo)，本次規(guī)程修訂中新增巖石磨耗性試驗。巖石磨耗性試驗原理是采用具有一定鋼度和硬度的鋼針，對其施加一定載荷刻劃巖石表面，然后在顯微鏡下觀測測量鋼針的磨損程度，并用鋼針的直徑磨損值作為巖石硬度耐磨性指標(biāo)。4.9.5圖1為按照側(cè)視或俯視方法進行磨耗后鋼針的測量方法。磨蝕后的鋼針針尖為不對稱狀、具有小碎片或毛刺伸出形成的無規(guī)則狀時，采用俯視測量磨損針尖的直徑有困難時，測量的CAI值誤差大，應(yīng)按圖2、3所示進行合理取舍。圖1光學(xué)顯微鏡下針頭直徑的測量方法（a、b方法為推薦方法）（a）側(cè)視投影直徑測試值（b）俯視投影直徑測試值（c）數(shù)字測量等效值圖2針尖磨耗側(cè)視圖針尖磨耗后出現(xiàn)毛邊時正確測試方法（b）針尖磨耗后出現(xiàn)毛邊時錯誤測試方法圖3針尖磨耗后側(cè)視輪廓圖（a）、（b）為標(biāo)準(zhǔn)磨耗側(cè)視圖；（c）為應(yīng)舍棄的非標(biāo)準(zhǔn)輪廓圖5巖塊力學(xué)性質(zhì)試驗5.1單軸壓縮變形試驗5.1.1巖石單軸壓縮變形試驗是通過測定巖石試件在軸向壓力作用下的縱向和橫向應(yīng)變值，據(jù)此計算巖石彈性模量、變形模量和泊松比。本試驗采用電阻應(yīng)變片法和位移計法?？紤]到測試技術(shù)的進步，本試驗將原規(guī)程推薦的千分表法修訂為位移計法。位移計可分為機械式（例如千分表、百分表）和電測式（例如LVDT位移計、引伸計等）兩類。5.1.5為了取得完整的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，循環(huán)加載至預(yù)定的最大循環(huán)荷級之后，仍應(yīng)繼續(xù)逐級加載并讀數(shù)，直至巖石破壞。5.1.6電阻應(yīng)變片宜采用半橋連接方式，以利于檢查試件受力的偏心程度，便于及時調(diào)平試件使之均勻受力。試件上下各墊一塊與試件同直徑的墊塊，有利于減小試件的端部效應(yīng)，使試件內(nèi)部應(yīng)力分布均勻。5.1.7對于軟巖與極軟巖，因巖石試件變形相對較大，上下壓板與試件之間的縫隙變形對測試成果影響較小，因此可將測量到的上下壓板之間的變形作為試件的縱向變形。對于較軟巖以及硬巖類巖石，可通過專用夾具，測量試件縱向一定標(biāo)距范圍內(nèi)的巖石變形。為便于操作，對于位移計數(shù)量要求，本次修訂增加了測量縱橫向變形的位移計不應(yīng)少于2支，且應(yīng)對稱安裝的規(guī)定5.1.8按本條規(guī)定計算得到的彈性模量是應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線直線段的斜率，變形模量是應(yīng)力—應(yīng)變曲線原點與50%抗壓強度點連線的斜率，也稱割線模量。位移計法測得的是巖石變形，計算變形參數(shù)之前應(yīng)先將變形值除以測量標(biāo)距值，獲得應(yīng)變值。5.2單軸抗壓強度試驗5.2.1巖石單軸抗壓強度是試件在無側(cè)限條件下受軸向力作用破壞時單位面積所承受的載荷。本試驗采用直接壓壞試件的方法確定巖石單軸抗壓強度。也可以在一個試件上先進行巖石單軸壓縮變形試驗后再將試件壓壞，測定巖石單軸抗壓強度。5.2.2本規(guī)程推薦圓柱體試件作為標(biāo)準(zhǔn)試件，當(dāng)沒有條件加工成圓柱體試件時，可采用方柱體試件。5.2.5加載速率對巖石強度有一定影響，本規(guī)程規(guī)定每秒0.5MPa~1.0MPa的加載速率與目前國內(nèi)外常用的加載速率一致。實際操作時可根據(jù)巖石軟硬程度選用，對于軟巖類巖石加載速率宜適當(dāng)降低。5.3三軸壓縮強度試驗5.3.1巖石三軸壓縮強度試驗采用等側(cè)壓（σ25.3.2西部水利水電工程建設(shè)面臨越來越多的高應(yīng)力巖石力學(xué)問題，需要研究高應(yīng)力狀態(tài)巖石強度非線性特征。為此，本條增加了高地應(yīng)力條件下每組試件的數(shù)量不應(yīng)少于10個的規(guī)定。5.3.6對試件采取防油措施，是避免油液滲入試件內(nèi)產(chǎn)生孔隙壓力，影響試驗成果。5.3.7高應(yīng)力條件下巖石強度曲線的非線性特征顯著，本條增加了采用莫爾-庫侖強度準(zhǔn)則分段擬合的規(guī)定。5.4抗拉強度試驗5.4.1劈裂法又稱巴西法，為間接拉伸法。其原理是沿試件直徑軸面方向施加一對線載荷，使試件沿直徑軸面方向劈裂破壞，根據(jù)彈性力學(xué)理論計算巖石的抗拉強度。5.4.2為便于成果分析，本條規(guī)定試件劈裂面的拉力方向應(yīng)與單軸抗壓強度試件的受力方向一致。5.4.5墊條應(yīng)根據(jù)巖石軟硬程度選定，墊條的硬度應(yīng)與試件硬度匹配。墊條硬度過大，易產(chǎn)生貫入；墊條硬度過低，墊條本身易變形，對試驗成果會產(chǎn)生較大的影響。5.5直剪強度試驗5.5.1巖石直剪強度試驗是巖石試件在不同的法向載荷下進行直接剪切，根據(jù)庫侖強度準(zhǔn)則確定巖石抗剪強度參數(shù)。5.5.2考慮到地質(zhì)鉆孔巖心通用尺寸，參照國標(biāo)GB/T50266規(guī)定的試件尺寸，對試件制備尺寸規(guī)定進行了修訂。5.6點荷載強度試驗5.6.1巖石點荷載強度試驗是指將巖石試件置于點荷載試驗儀上下兩個球端圓錐之間，施加集中載荷直至試件破壞，測定巖石點荷載強度指數(shù)和各向異性指數(shù)的一種試驗方法。該試驗方法成本低廉，操作方便，實用性強，可為巖石分級及按經(jīng)驗公式計算巖石的抗壓強度參數(shù)提供依據(jù)。5.6.2本條對試件的只寸和形狀進行了規(guī)定（圖4)。由于巖石含水狀態(tài)及各向異性特征對點荷載強度試驗成果影響甚大，故對不同含水狀態(tài)以及平行、垂直層面加載的試驗必須分別進行。為保證試驗成果精度，應(yīng)有一定的試件數(shù)量。國內(nèi)外的資料表明，對巖心試件的點荷載強度試驗，當(dāng)試件數(shù)量大于10塊時，巖石點荷載強度指數(shù)Is趨于定值。本條規(guī)定了每組巖心試件數(shù)量不少于10塊。5.6.6本條對試件的加載方式進行了規(guī)定（圖4和圖5）。當(dāng)試件中存在層面時，加載方向應(yīng)分別平行層面和垂直層面，以獲取各向異性巖石的最小和最大點荷載強度指數(shù)。(a)徑向試驗；(b)軸向試驗；(c)規(guī)則方塊試驗；d)小規(guī)則塊體試驗圖4試樣尺寸、形狀和加載方向圖5各向異性巖石試驗的加載方向5.6.8本條規(guī)定了有效試驗的判定方法。當(dāng)破壞面未通過兩加載點時，認(rèn)為試驗是無效的(圖6)。圖6無效試驗破壞模式5.6.9對非標(biāo)準(zhǔn)試件，在計算點荷載強度指數(shù)Is時，引入了等價巖心直徑De的概念，并對徑向試驗、軸向試驗、方塊體和不規(guī)則塊體試件等價巖心直徑的計算作出了規(guī)定。對于徑向試驗，計算Is時所取的等價巖心的直徑De，即為兩加載點間的距離D。對于軸向試驗、方塊體及不規(guī)則塊體試驗，Is的De則必須由計算確定。5.6.10為了獲得標(biāo)準(zhǔn)的點荷載強度指數(shù)，必須進行尺寸修正。本條規(guī)定以加載點間距D=50mm的巖心徑向試驗所測定的Is作為標(biāo)準(zhǔn)值，表征為巖石點荷載強度指數(shù)Is(50)。凡兩加載點間距離不等于50mm時，均應(yīng)予以修正。關(guān)于修正指數(shù)m值的確定，國內(nèi)外對不同D或De值的試件所進行的試驗表明：m=2(1-n)，其中n為logP-logD2e關(guān)系曲線的斜率(圖7)。當(dāng)數(shù)據(jù)較少，不能繪制該圖時，可取，n=0.77~0.80，因而一般取m=0.40~0.45。圖7P～D2e的對數(shù)關(guān)系曲線5.7斷裂韌度試驗5.7.1巖石的斷裂韌度表征了巖石阻止裂縫擴展的能力，是巖石抵抗斷裂的力學(xué)指標(biāo)。為了解巖石斷裂過程中裂縫的位移特征，加載過程中可同時進行位移測量。5.7.2采取的巖樣應(yīng)滿足試件數(shù)量和尺寸加工要求。為滿足V形切口頂角為90°士1°的要求，加工V形切口時可采用V形切口切割的夾具(圖8)。用千分卡尺測量初始切口深度，作為計算采用的切口深度a。對直切口試件，應(yīng)在試件厚度方向的兩側(cè)及中部測量初始切口深度，取其平均值。圖8V形切口切割夾具1—金屬框架；2—緊固螺桿；3—水準(zhǔn)儀；4—試件；5—切口5.7.4根據(jù)試件的堅硬程度選用容量相適應(yīng)的材料試驗機，以滿足試驗精度的要求。進行位移測量時，宜采用剛性伺服試驗機。三點彎曲試驗夾具的滾軸直徑不應(yīng)小于試件直徑的0.25倍。載荷傳感器、位移傳感器、夾式引伸計和記錄系統(tǒng)為位移測量的必備儀器設(shè)備。載荷傳感器精度為滿量程的0.5%。位移傳感器、夾式引伸計量程不宜大于1mm，精度為滿量程的0.1%。5.7.6P2'和Pe點的確定基于假設(shè)通過Pe的輔助線的橫坐標(biāo)上的位移恢復(fù)量與輔助線P1或P2'5.8巖石動三軸試驗5.8.1水利水電工程的巖石地基、地下洞室、邊坡，在地震或其他動荷載（頻率<10Hz）作用下的動力反應(yīng)分析和安全評價，需要進行巖石的動力參數(shù)測試。巖石動三軸試驗是在軸向與側(cè)向等壓或不等壓條件下，通過施加軸向等幅周期循環(huán)荷載，測定應(yīng)力、應(yīng)變的變化，獲得巖石的動力參數(shù)。5.8.4巖石動三軸試驗所采用的動三軸試驗儀應(yīng)滿足有關(guān)儀器設(shè)備和基于測試目的所需激振能力的基本要求。動三軸試驗儀的主機動力加載系統(tǒng)宜具有按設(shè)定任意數(shù)字信號波形進行激振的能力。5.9巖石阻尼比試驗5.9.1阻尼是指任何振動系統(tǒng)在振動中，由于外界作用和/或系統(tǒng)本身固有的原因，引起的振動幅度逐漸下降的特征，是結(jié)構(gòu)動力學(xué)中的一個重要概念。阻尼比是指阻尼系統(tǒng)與臨界阻尼系數(shù)至比，用以表達結(jié)構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)化后的阻尼大小。由于在巖體地震等動力問題研究中，阻尼比是一個重要的力學(xué)參數(shù)。目前在進行巖體動力問題力學(xué)分析時，因無實測數(shù)據(jù)，更多的是依賴假定或經(jīng)驗。本規(guī)程推薦采用巖石試驗動三軸應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈法及巖樣柱體懸臂梁自由振動法，用以測試巖石阻尼比。當(dāng)動荷載作用下試件應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈曲線規(guī)整、面積較大時，宜采用動三軸應(yīng)力-應(yīng)變滯回圈法；當(dāng)無側(cè)向壓力要求且試件堅硬的條件下，宜采用懸臂梁自由振動法測試巖石動力參數(shù)。5.9.7自由振動法測定巖石阻尼比，即固定約束巖石試樣的一端，在試樣的另一端通過激振器施加激振力，使得試樣自由振動。由于阻尼作用，振動的振幅越來越小，最后停止振動，試驗應(yīng)記錄振幅隨時間的衰減全過程曲線。5.9.9采用自由振動法時，同時測試巖樣的應(yīng)變與加速度幅值衰減過程，選擇其中規(guī)律性較好的全過程曲線，按下列公式計算巖石阻尼比：（1）由于數(shù)值較小，上式可以簡化為：（2）式中（3）6巖體變形試驗6.1承壓板法試驗6.1.3承壓板法巖體變形試驗是通過剛性或柔性承壓板局部加載于半無限空間巖體表面，測量巖體變形，按彈性理論公式計算巖體變形參數(shù)。本條規(guī)定試驗邊界條件近似滿足半無限體空間條件。6.1.6為了縮短水泥漿養(yǎng)護時間，可在水泥漿中摻入適量的速凝劑，但水泥標(biāo)號不宜低于425號。鋪墊的水泥漿中應(yīng)減少氣泡，養(yǎng)護時間不宜少于7d。（4）式中h—承壓板疊置厚度，cm;r—承壓板半徑，cm;E—巖體彈性模量，MPa;Ef—承壓板彈性模量，MPa;μf—承壓板泊松比;μ—巖體泊松比。6.1.7孔口設(shè)置的千分表測量巖體變形應(yīng)與多點位移計測量值進行比較。雙枕法試驗可采用兩個30cm×50cm矩形測力液壓枕。四枕法試驗可采用四個40cm×40cm矩形測力液壓枕，應(yīng)盡量減小液壓枕間縫隙寬度。6.1.8為滿足測量系統(tǒng)剛度，可選用20號工字鋼作測量支架。測量表架的直徑不宜小于2cm，懸臂長度不宜大于l0cm。6.1.9本條規(guī)定控制環(huán)境溫度是避免溫度變化對變形測量成果精度產(chǎn)生影響。6.1.10計算公式中巖體泊松比值為非實測值，應(yīng)根據(jù)其他試驗成果或類比確定。柔性承壓板法變形試驗，當(dāng)測點位于液壓枕的角點時，巖體變形（彈性〉模量按式（5）計算。柔性承壓板中心孔法變形試驗，當(dāng)測孔位于液壓枕的角點時，巖體變形（彈性）模量按式（6）計算。（5）（6）式中：a、b—承壓面邊長，cm;Z—測點深度，cm。采用柔性雙枕法及四枕法時，可根據(jù)疊加原理按上列公式計算巖體變形參數(shù)。6.2狹縫法試驗6.2.2狹縫法又稱刻槽法，是通過埋設(shè)在巖體狹縫中的液壓枕對狹縫兩側(cè)巖體施加壓力，測量巖體表面變形，并近似地按無限彈性平板中有限長狹縫加壓的平面應(yīng)力問題的解析解計算巖體變形參數(shù)。本條規(guī)定狹縫法變形試驗邊界條件近似滿足這一條件。6.2.8試驗過程中，當(dāng)狹縫兩端出現(xiàn)拉裂縫時，不能采用本條公式計算巖體變形參數(shù)。6.3單（雙）軸壓縮法試驗6.3.1單〈雙）軸壓縮法試驗是通過在試點四周切開的狹槽內(nèi)埋入液壓枕對巖體施加壓力，測量試體表面巖體變形，按彈性力學(xué)單向（或雙向）受壓公式計算巖體變形參數(shù)。當(dāng)夾層、斷層帶和裂隙密集帶能制備成試體且試體內(nèi)巖性勻一時，也可采用本試驗方法。6.3.2本條1款中，將原規(guī)程中起伏差小于試點邊長2，提高至1，根據(jù)現(xiàn)場試驗技術(shù)可以實現(xiàn)。6.4鉆孔徑向加壓法試驗6.4.1鉆孔徑向加壓法試驗是通過放入鉆孔中的鉆孔膨脹計、鉆孔壓力計或鉆孔千斤頂，對鉆孔孔壁施加徑向壓力，測量鉆孔巖體徑向變形，按彈性理論公式計算巖體變形參數(shù)。本試驗適用范圍取決于儀器類型和測試精度，如儀器測試精度達到0.001mm，可適用于堅硬和較堅硬巖體。通過柔性加壓間接測量巖體徑向變形（通過測體積變化換算孔壁徑向變形）的儀器稱為鉆孔膨脹計。柔性加壓直接測量巖體徑向變形的儀器稱為鉆孔壓力計。剛性加壓直接測量巖體徑向變形的儀器稱為鉆孔千斤頂。6.4.7本試驗計算出的彈性模量是應(yīng)力-變形關(guān)系曲線直線段的斜率。變形模量是應(yīng)力-變形曲線預(yù)壓點與工程應(yīng)力點連線的斜率，也稱割線模量。6.5隧洞液壓枕徑向加壓法試驗6.5.1隧洞液壓枕徑向加壓法試驗原理是依據(jù)彈性理論中文克爾假定。在工程實際應(yīng)用中，為方便使用和利于比較，引入了單位抗力系數(shù)K0的概念。6.5.2本條規(guī)定了試驗應(yīng)滿足的邊界條件。6.5.5在澆筑頂部混凝土?xí)r，要求與圍巖接觸密實。在有條件的情況下，可采用灌漿回填。6.6隧洞水壓法試驗6.6.1隧洞水壓法試驗與水工隧洞運行具有力學(xué)上的相似性，受力面積大，能較為真實地反映建筑物工作特性并能測定出巖體抗力系數(shù)。6.6.5試驗洞采用混凝土襯砌或涂抹柔性防滲層的方法是防止內(nèi)水外滲，避免內(nèi)水壓力向國巖內(nèi)傳遞?？刂扑疁刈兓潜苊庥绊懺囼灣晒?。試驗洞堵頭可參考采用塞形堵頭、球面堵頭等（圖9）。圖9隧洞水壓法試驗堵頭類型圖(a)塞型堵頭；(b)球而堵頭；(c)凹而堵頭7巖體強度試驗7.1混凝土與巖體接觸面直剪試驗7.1.1混凝土與巖體接觸面的抗剪強度，是指在外力作用下沿混凝土與巖體接觸面所具有的抵抗剪切的能力。通過本試驗可以獲得混凝土與巖體接觸面剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系特征和抗剪強度參數(shù)。沿接觸面剪斷試驗稱為抗剪斷試驗，剪斷以后仍沿剪斷面進行直剪稱為抗剪試驗，對試體不施加法向載荷的直剪稱為抗切試驗。7.1.2巖體性質(zhì)和存在條件是復(fù)雜的，要求同組試驗巖體的性狀完全相同難以做到，本條要求同組試驗巖體性狀基本相同以避免試驗結(jié)果過于分散。試體基巖面下部若有較大裂隙通過，則抗剪強度可能受該裂隙控制，試驗結(jié)果反映的是裂隙的強度，而不是本試驗要求的混凝士與巖體接觸面的強度。巖體是地質(zhì)體，裂隙切割破壞了巖體的完整性，試驗結(jié)果應(yīng)反映裂隙的存在，即剪切面應(yīng)包含一定數(shù)量的裂隙，故本條對剪切面規(guī)定了允許的最小尺寸。試體間最小間距的規(guī)定是考慮到對一個試體進行直剪試驗時，若發(fā)生部分沿基巖的破壞而不會影響相鄰試體，又能充分利用試驗洞段。若試驗場地允許或巖體裂隙發(fā)育，可適當(dāng)增大試體間距，這也有利于加載系統(tǒng)和位移測量系統(tǒng)的安裝，改善試驗條件。7.1.5為便于工程設(shè)計采用試驗成果，本條規(guī)定制備試體的混凝士應(yīng)采用工程設(shè)計所要求的混凝土配合比和強度等級。從試驗角度而言，為盡量少受不可預(yù)見因素的對試驗成果的干擾，在處理混凝土強度和養(yǎng)護時間關(guān)系方面，不應(yīng)有各類添加劑等因素的影響。在制備混凝土試體時，應(yīng)注意振搗和養(yǎng)護。本條所說的砂漿，是指從澆筑試體的混凝土中剔除大骨料后的拌合料，用這種拌合料預(yù)先在基巖面上鋪墊一層，有利于混凝土與基巖面處接觸（膠結(jié)）緊密。7.1.6安裝加載系統(tǒng)時，使法向荷載與剪切荷載的合力作用點位于剪切面中心，是確保試驗質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。法向荷載中心線垂直剪切面并通過其中心，剪切載荷中心線與法向載荷中心線在剪切面中心相交，可最大限度地改善剪切面上的受力條件，避免產(chǎn)生彎矩，使剪切面上的應(yīng)力分布比較均勻。7.1.7滾軸排安置在千斤頂?shù)撞?，便于法向加載系統(tǒng)安裝，有利于法向加載系統(tǒng)整體穩(wěn)定。安置在頂部可使試驗過程法向載荷中心始終處于剪切面中心，試驗時可根據(jù)經(jīng)驗選用。7.1.8從受力條件考慮，對直剪試驗應(yīng)力要求滿足在剪切面上應(yīng)力均勻分布。平推法試驗，最佳受力條件是推力中心線通過剪切面，但這在制備試體和安裝時均較困難；推力中心線與剪切面的間距過大，在施加推力時受力面上會產(chǎn)生過太的力矩。試驗實踐表明按本條規(guī)定對推力中心線與剪切面的問距所作的限制，在安裝技術(shù)上是可行的，也能滿足試驗受力條件。7.1.9直剪試驗過程中，需要測量試體絕對位移時，測量支架的支點應(yīng)在試體受力的影響范圍以外，宜放置在1.5倍試體邊長以外。7.1.10混凝土強度是影響混凝土與巖體接觸面的抗剪強度試驗結(jié)果的重要因素。試驗前應(yīng)對預(yù)先制備的混凝土試件進行強度測定，以控制直剪試驗的混凝土強度達到設(shè)計強度等級。7.1.11施加給每個試體的法向載荷宜為最大法向載荷的等分值，這有利于試驗成果的整理。最大法向載荷建議定為工程應(yīng)力的1.2倍。試驗采用快剪方法，剪切載荷分級施加，以時間控制。一個試體的最大剪切載荷值，可根據(jù)經(jīng)驗預(yù)估接觸面摩擦系數(shù)f、粘聚力C和施加于該試體上的最大法向載荷值來確定，也可按已有的試驗結(jié)果來確定。在施加剪切載荷過程中，當(dāng)剪切位移明顯增大時，宜適當(dāng)減小剪切載荷級差，增加分級數(shù)。7.1.12試驗過程中所發(fā)生的各種現(xiàn)象應(yīng)進行詳細(xì)描述。試驗結(jié)束后翻轉(zhuǎn)試體準(zhǔn)確測量剪切面積，詳細(xì)描述破壞情況，這些資料有助于對試驗結(jié)果和破壞機理進行分析。7.1.13公式中的剪切面面積A，應(yīng)采用試驗結(jié)束后翻轉(zhuǎn)試體測量的實際破壞面的面積。應(yīng)根據(jù)不同的載荷方向，在試體的法向和切向荷載上，增減設(shè)備和試件的重量。剪切荷載Q應(yīng)計入滾軸排磨阻力的影響。在確定抗剪強度參數(shù)時，根據(jù)剪切應(yīng)力τ與正應(yīng)力σ關(guān)系曲線，按庫倫表達式用作圖法或最小二乘法，確定抗剪強度參數(shù)的摩擦系數(shù)f和粘聚力C值。7.2結(jié)構(gòu)面直剪試驗7.2.1結(jié)構(gòu)面是指巖體內(nèi)已開裂的和易開裂的面，如層面、軟弱夾層、節(jié)理、裂隙、片理、斷層等。按結(jié)構(gòu)面膠結(jié)〈或充填〉物質(zhì)的性質(zhì)，通常又分為硬性結(jié)構(gòu)面和軟弱結(jié)構(gòu)面。硅質(zhì)、鐵質(zhì)、鈣質(zhì)等物質(zhì)膠結(jié)的或無充填的硬質(zhì)巖中的結(jié)構(gòu)面稱為硬性結(jié)構(gòu)面；泥質(zhì)、巖屑等充填或結(jié)構(gòu)面被軟化、泥化的稱軟弱結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面是巖體的弱面，?？刂乒こ處r體的穩(wěn)定，在評價和核算工程巖體穩(wěn)定性時，結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)是重耍的巖體力學(xué)參數(shù)。7.2.2影響結(jié)構(gòu)面抗剪強度的因素是多方面的，如結(jié)構(gòu)面充填物的性質(zhì)、厚度、含水狀態(tài)、兩側(cè)壁巖石粗糙程度和堅硬程度等。它們的存在條件有一定的隨機性，要求同組試驗結(jié)構(gòu)面性狀完全相同是困難的，只能要求基本相同。7.2.3當(dāng)需要對試體澆筑鋼筋混凝土保護套時，保護套應(yīng)與基巖完全脫離，立模時在模板下部沿試體四周鋪設(shè)厚度與預(yù)定剪切縫寬度相同的木條，待混凝土初凝后再去掉。結(jié)構(gòu)面性狀差且傾角較大時，在制備試體時應(yīng)防止試體滑移。對于具有膨脹性軟弱結(jié)構(gòu)面，在制備體時，應(yīng)采取限制膨脹的措施。為避免試體浸水膨脹，應(yīng)先施加法向荷載，再向下切割制備試體。7.2.10在確定最大法向載荷時，對軟弱結(jié)構(gòu)面應(yīng)以不破壞充填物結(jié)構(gòu)（不被擠出）為限。若充填物被擠出，就改變了軟弱結(jié)構(gòu)面的性狀。對硬性結(jié)構(gòu)面和軟弱結(jié)構(gòu)面，在施加方向荷載時的位移穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和剪切時間載荷的時間控制均應(yīng)區(qū)別對待。在快剪條件下，硬性結(jié)構(gòu)面抗剪強度基本上不受穩(wěn)定時間長短的影響；軟弱結(jié)構(gòu)面受力后變形大，變形完成較慢，法向和剪切載荷均應(yīng)緩慢施加。7.3巖體直剪試驗7.3.1巖體中的結(jié)構(gòu)面是控制工程巖體穩(wěn)定的主要因素之一。在外力作用下，巖體中的實際破壞面決定于應(yīng)力分布狀態(tài)，破壞面可能在結(jié)構(gòu)面上，也可能通過結(jié)構(gòu)面之間的巖體本身發(fā)生，即“巖橋”問題。在進行工程巖體穩(wěn)定性核算時，不僅需要結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)，也需要通過巖體直剪試驗獲取巖體本身抗剪強度參數(shù)。巖體直剪試驗方法和混凝土與巖體接觸面直剪試驗方法基本相同。條文說明同本規(guī)程7.1節(jié)。7.4巖體三軸壓縮試驗7.4.1建筑物地基和地下洞室圍巖一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)，三向應(yīng)力狀態(tài)下的試驗成果更符合工程巖體實際?，F(xiàn)場巖體三軸強度試驗可采用在等側(cè)壓（σ2=σ3）或不等側(cè)壓(σ2≠σ3)應(yīng)力狀態(tài)下測定巖體強度。7.4.2作為地質(zhì)體的巖體，試驗結(jié)果應(yīng)反映裂隙的存在，本條規(guī)定試體最小周邊尺寸，是為了使試體包含一定數(shù)量的裂隙。若在原位進行試驗，制備試體可在開挖支洞時預(yù)留巖柱或采用抬高平洞底板，在底板上鑿制試體。如加載設(shè)備容量足夠大，適當(dāng)加大試體尺寸是合適的。若利用平洞內(nèi)專門澆筑的試驗平臺進行試驗，則試體不宜過大，一般試體尺寸為30cm30cm～35cm35cm，以便于搬運和安裝。試體高寬比的要求，實質(zhì)上是解決端部力學(xué)效應(yīng)使試體應(yīng)力分布均勻。本條要求試體高度不小于2倍橫向邊長，可基本消除試體底部約束影響。7.4.5先安裝側(cè)向加載設(shè)備并施加接觸壓力，隨后安裝軸向加載設(shè)備，可避免試體破損，這對裂隙發(fā)育的試體尤其重要。7.4.6傳力墊板與試體側(cè)面（和頂部〉之間存在的摩擦力，使得試體內(nèi)應(yīng)力分布復(fù)雜，應(yīng)采取措施盡量減少這種摩擦力。本條推薦的方法在實踐中證明是有效的。側(cè)向千斤頂安裝時應(yīng)注意對稱布置，以保證試體受力均勻，不產(chǎn)生致使試體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力矩。側(cè)向千斤頂安裝時，其活塞伸出量應(yīng)不小于2cm，以保證試體受軸向載荷時便于橫向膨脹變形。7.4.7在試驗過程中，試體軸向發(fā)生較大的壓縮變形，活塞千斤頂在工作時能很好地適應(yīng)這種變形和破壞。根據(jù)預(yù)計試驗破壞極限選用容量相適應(yīng)的千斤頂，以滿足試驗精度。試體較大、強度較高時，可采用多個容量相等的千斤頂并聯(lián)同步施加軸向載荷。多個千斤頂應(yīng)對稱排列，合力通過試體中心，不得產(chǎn)生偏心受壓。7.4.9等側(cè)壓三軸試驗時，同一組中各個試件應(yīng)采用不同的側(cè)向壓力。開始采用靜水壓力加載方法，對側(cè)向和軸向載荷緩饅、同步地加至預(yù)定的側(cè)向載荷值（即σ1=σ2=σ3），然后保持側(cè)向壓力不變，繼續(xù)施加軸向載荷，直至試體破壞。對某一個試體而言，試體破壞時的軸向載荷即為為該側(cè)向壓力下的抗壓強度。實際工程巖體多處于三向不等壓狀態(tài)。像邊坡和地下洞室開挖時，平行坡面走向或平行洞軸線方向的應(yīng)力往往變化不明顯，平行坡面傾向或沿洞室環(huán)向的應(yīng)力往往明顯增加，垂直坡面方向或沿洞徑向的應(yīng)力往往明顯減小。不等側(cè)壓三軸試驗時，同一組中各個試件可采用同樣的中間主應(yīng)力，給定不同小主應(yīng)力值，通過施加軸向應(yīng)力獲得巖體三軸破壞時的大主應(yīng)力。7.4.11巖體三軸抗剪強度參數(shù)的確定，本條正文4、5款給出了兩種成果整理方法，便于比較分析，一般情況下建議采用公式計算方法。7.5巖體載荷試驗7.5.1本試驗是在法向荷載作用下，測定巖體在半無限邊界條件下所能承受的極限載荷。很好、好的巖體，強度及變形模量高，一般不存在由于承載能力不夠而引起工程巖體的穩(wěn)定問題，本規(guī)程規(guī)定載荷試驗適用于Ⅲ級以下（含Ⅲ級）的巖體。7.5.2本條規(guī)定試驗最小承壓面積，主要是考慮到加載設(shè)備容量不夠大的條件下，能保證巖體發(fā)生破壞。若加載設(shè)備容量較大，巖體又較軟弱破碎，可適當(dāng)增加承壓面積。7.5.4、7.5.5承壓板和測量系統(tǒng)的剛度應(yīng)予以足夠重視。承壓板的剛度與板的大小、厚度以及巖體性質(zhì)有關(guān)。承壓板應(yīng)具有足夠的剛度，以避免在加載試驗過程中承壓板發(fā)生翹曲和變形。承壓板可采用整體式、疊加式或加肋式。7.5.7巖體載荷試驗應(yīng)確定的各特征點分別是比例極限點、屈服極限點和極限載荷點。與極限載荷點對應(yīng)的壓力為極限承載力，是本試驗所要測定的最重要的巖體強度參數(shù)，表征被測巖體所能承受的最大承載能力。屈服極限點在壓力與變形關(guān)系曲線上往往不易判斷，這時就需要借助其他試驗資料。根據(jù)板外測表，加載開始板外巖面下沉，隨著載荷增加，板外巖面由下沉轉(zhuǎn)為上抬，此轉(zhuǎn)折點對應(yīng)于關(guān)系曲線上的屈服極限點。由于板外各測表所測變形的轉(zhuǎn)折點發(fā)生時間常不一致，此時通常根據(jù)較晚發(fā)生的轉(zhuǎn)折點來判斷。破壞極限點可根據(jù)承壓板周圍巖面出現(xiàn)第一條徑向裂縫來判斷。試驗加載過程中，當(dāng)出現(xiàn)本條正文1～3款情況之一時，均表明巖體已破壞。此時，單位面積的載荷值即為巖體極限承載力。根據(jù)經(jīng)驗，巖體的極限承載力一般要比工程設(shè)計壓力要高出很多。從工程安全角度以及試驗技術(shù)的發(fā)展，試驗過程中，因設(shè)備出力不夠，但巖體仍未能達到破壞，試驗載荷修訂為達到工程設(shè)計壓力的3倍，這與一般巖體工程基礎(chǔ)承載安全系數(shù)取值相當(dāng)。8蠕變試驗8.1巖石單軸壓縮蠕變試驗8.1.1巖石單軸壓縮蠕變試驗測定巖石在恒定荷載作用下變形隨時間變化的規(guī)律。巖石蠕變一般包括三個階段：衰減階段、穩(wěn)定蠕變階段以及加速蠕變階段。當(dāng)巖石所受應(yīng)力小于某一臨界應(yīng)力值時，蠕變趨于穩(wěn)定，巖石不會發(fā)生破壞。當(dāng)巖石所受應(yīng)力大于這一臨界應(yīng)力值時，巖石經(jīng)歷蠕變最后發(fā)展至蠕變破壞。這一臨界應(yīng)力值稱為長期強度值（亦稱第三屈服值）。8.1.6巖石蠕變試驗加載方式可分為單級加載和分級增量加載兩種。單級加載方式是指對同一組多個巖樣分別施加不同的軸向應(yīng)力，單個巖樣只施加單級應(yīng)力。分級增量加載是指對同一組多個巖樣上逐級施加相同的應(yīng)力，單個巖樣逐級施加不同的應(yīng)力（圖10）。(a)單級加載蠕變試驗曲線（多個巖樣）(b)分級增量加載蠕變試驗曲線（單個巖樣）圖10單軸壓縮蠕變試驗中的單級加載和分級加載方式8.1.7軟巖的蠕變變形相對較大，考慮到變形引伸計零漂一般為10με，規(guī)定蠕變穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)24h內(nèi)應(yīng)變變化不大于10με；較硬巖及堅硬巖蠕變變形相對較小，變形測量要求精度更高，規(guī)定24h內(nèi)應(yīng)變變化不大于5με。8.1.8對于分級增量加載方式的蠕變試驗，整理試驗成果時，某一級應(yīng)力下的瞬時變形和蠕變變形應(yīng)考慮前一級應(yīng)力的影響，可按線性疊加原理進行數(shù)據(jù)處理，即在過去某時刻t加上的荷載到任一時刻t引起的變形等于每個互不相干的荷載到時刻t引起變形的總和。8.2巖石三軸壓縮蠕變試驗8.2.1巖石三軸壓縮蠕變試驗?zāi)康氖菧y試巖石在等側(cè)向壓力(σ2＝σ3)狀態(tài)下巖石受軸向應(yīng)力作用時的蠕變力學(xué)行為。8.2.4巖石蠕變試驗設(shè)備所施加載荷的長期穩(wěn)定性及試驗環(huán)境是巖石蠕變試驗的關(guān)鍵。室內(nèi)巖石蠕變試驗的試件尺寸小，應(yīng)變量值小，測試時間長，巖石蠕變試驗設(shè)備及試驗環(huán)境要求更高。長江科學(xué)院與長春市朝陽試驗儀器有限公司研制的TLW-2000型巖石三軸蠕變試驗儀首次在巖石蠕變試驗中采用電動滾軸絲杠技術(shù)應(yīng)用于蠕變試驗穩(wěn)壓控制，相對傳統(tǒng)的氣-液穩(wěn)壓系統(tǒng)，蠕變試驗壓力可大幅提高，并有停電保護功能。該三軸蠕變試驗系統(tǒng)，圍壓可達40MPa，軸壓2000kN。變形測量采用位移引伸計，軸向位移量程0～8mm，徑向位移量程0～2mm，位移計相對誤差在0.5之間。8.3承壓板法蠕變試驗8.3.1在承壓板變形試驗方法基礎(chǔ)上增加穩(wěn)壓裝置后，常規(guī)承壓板變形試驗方法都可用于開展巖體承壓板法蠕變試驗。與本規(guī)程6.1節(jié)承壓板法載荷實施方式相對應(yīng)，分別有剛性承壓板法蠕變試驗和柔性承壓板法蠕變試驗。承壓板法蠕變試驗的穩(wěn)壓裝置可根據(jù)承壓板法試驗壓力情況，選用合適的穩(wěn)壓技術(shù)。一般情況，在數(shù)個兆帕壓力以內(nèi)，可采用氣-液穩(wěn)壓技術(shù)；對于10個兆帕壓力以上的蠕變試驗問題，可選用電動滾軸絲杠穩(wěn)壓技術(shù)。8.3.8蠕變試驗加載方式可分為單級加載試驗、分級增量加載試驗、分級循環(huán)加載試驗三種(圖11)。單級加載試驗是對試點在級壓力P1下進行蠕變試驗，試驗完成后，直接卸載（圖11（a））。分級增量加載試驗是將試點壓力分若干級，對每級荷載下進行蠕變試驗后，直接加下一級荷載進行蠕變試驗（圖11（b））。分級循環(huán)加載試驗是將將試點壓力分成若干級分別施加，每級荷載蠕變試驗完成后，卸載某級應(yīng)力水平（如P=0）,然后在下一級載荷條件下進行蠕變試驗（圖11（c））。(a)單級加載蠕變試驗分級增量加載蠕變試驗分級循環(huán)加載蠕變試驗圖11承壓板蠕變加載方式示意圖8.3.10基于巖體典型的巖體流變本構(gòu)模型，根據(jù)粘彈性與彈性相應(yīng)性原理建立蠕變方程，以蠕變方程擬合變形W與時間t關(guān)系曲線，優(yōu)化巖體蠕變本構(gòu)模型以及模型參數(shù)。8.4結(jié)構(gòu)面直剪蠕變試驗8.4.1結(jié)構(gòu)面直剪蠕變試驗在恒定的法向載荷和剪切載荷長時間作用下測定結(jié)構(gòu)面的長期抗剪強度的一種結(jié)構(gòu)面直剪試驗。8.4.2試驗要求在恒定溫度、恒定濕度條件下進行。為滿足這一試驗條件，本規(guī)程要求開挖專門的試驗支洞和設(shè)置隔溫裝置。該實驗宜采用平推法，從而能在施加剪切和法向荷載時，相互不干擾，剪切面上受力簡單明確，試驗過程中補壓時易操作。8.4.8結(jié)構(gòu)面在恒定剪切載荷作用下，剪切位移隨時間不斷增加，這一現(xiàn)象稱為剪切蠕變。剪切載荷不大時，發(fā)生的蠕變位移在卸載后可全部或部分恢復(fù)；剪切載荷達到某一值時，剪切位移明顯增加，由減速蠕變發(fā)展到等速蠕變和加速蠕變最終達到破壞。結(jié)構(gòu)面直剪蠕變試驗就是尋求在某一恒定法向載荷作用下，由衰減蠕變過渡到加速蠕變的臨界剪切載荷。這就要求剪切載荷分級施加，荷載高時適當(dāng)減小級差。當(dāng)剪切位移明顯增大時，應(yīng)減小原來預(yù)計的級差，并加密測讀時間。變形測讀間隔宜根據(jù)加載完成后的蠕變變形速率確定，當(dāng)蠕變變形速率較快時，應(yīng)減小讀數(shù)時間間隔加密讀數(shù)，當(dāng)變形速率變緩時，可延長讀數(shù)時間間隔。8.4.10本試驗成果整理需要確定結(jié)構(gòu)面剪切長期強度τ∞。要準(zhǔn)確確定結(jié)構(gòu)面的長期強度往往是困難的，根據(jù)多年的試驗實踐推薦采用等時簇曲線確定長期強度的方法。原規(guī)程中建議在某級剪切載荷下，當(dāng)剪切位移u與時間t關(guān)系曲線發(fā)生由等速蠕變轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偃渥儯霈F(xiàn)轉(zhuǎn)折點(A)時，該級剪切載荷對應(yīng)的應(yīng)力值即為τ∞。該方法物理意義不明確，本次修訂不再推薦此方法。8.5巖體三軸壓縮蠕變試驗8.5.1巖體三軸壓縮蠕變試驗是在現(xiàn)場巖體三軸壓縮試驗裝置條件下，通過增加側(cè)向和軸向壓力穩(wěn)壓裝置，在現(xiàn)場實現(xiàn)圍壓和軸壓恒定條件下得巖體蠕變力學(xué)試驗。基于三軸條件下的巖體蠕變試驗，可測得巖體三軸應(yīng)力條件下的長期三軸壓縮蠕變強度和長期巖體抗剪強度參數(shù)。8.5.5巖體三軸壓縮蠕變試驗的側(cè)向和軸向穩(wěn)壓裝置可分別對兩對側(cè)向壓力和軸向壓力分別穩(wěn)壓，通常利用電動滾軸絲杠控制技術(shù)實現(xiàn)。8.5.9本規(guī)程規(guī)定巖體三軸蠕變試驗是在等側(cè)向壓力條件下進行。實際上，巖體三軸試驗裝置的三個方向壓力是獨立施加和控制的，可結(jié)合實際工程需要也可開展三向不等壓條件下的巖體三軸壓縮蠕變試驗。巖體三軸蠕變試驗系統(tǒng)中，壓力控制和變形測試通常采用自動控制和采集的方式。變形測讀可自動連續(xù)進行，本條對變形測度時間間隔按24h內(nèi)和24h以后，分別按不同的測度頻次進行，也可根據(jù)需要調(diào)整。9巖體應(yīng)力測試9.1孔壁應(yīng)變法測試9.1.1孔壁應(yīng)變法又稱鉆孔三向應(yīng)變計法，是利用電阻應(yīng)變片作為傳感元件，測量套鉆解除后鉆孔孔壁應(yīng)變，根據(jù)彈性理論求解巖體內(nèi)的三維應(yīng)力狀態(tài)。該方法的主要優(yōu)點是在一個鉆孔內(nèi)一次成功的測試，即可確定巖體的三維應(yīng)力狀態(tài)?？妆趹?yīng)變法測試按其應(yīng)變計結(jié)構(gòu)和適用環(huán)境分為直粘式孔壁應(yīng)變法和空心包體式孔壁應(yīng)變法兩類。直貼式孔壁應(yīng)變片法即是在孔壁應(yīng)變片測試過程中，因應(yīng)變片直接與鉆孔孔壁接觸，包括淺孔孔壁應(yīng)變法及深孔水下孔壁應(yīng)變法等測試方法；空心包體式孔壁應(yīng)變法即是將應(yīng)變元件按預(yù)定結(jié)構(gòu)先澆注在環(huán)氧樹脂類空心包體中，在通過環(huán)氧樹脂膠液將其與鉆孔孔壁膠結(jié)，最后解除，包括淺孔空心包體孔壁應(yīng)變法及深孔水下空心包體孔壁應(yīng)變法。9.1.2在地下洞室進行巖體初始應(yīng)力狀態(tài)測試時，測點深度應(yīng)超過應(yīng)力擾動影響區(qū)，規(guī)定測點深度應(yīng)大于洞室斷面最大尺寸的2倍。為保證測試成果的可靠性，需在同一鉆孔中同一測段附近連續(xù)進行數(shù)次測試，并保證至少兩個有效測點。9.1.3測點區(qū)高應(yīng)力現(xiàn)象是指巖體中因地應(yīng)力集中產(chǎn)生的鉆孔巖心餅化、巷道變形、剝落、巖爆及基坑開挖產(chǎn)生的位錯等。9.1.4孔壁應(yīng)變計應(yīng)根據(jù)工程要求、使用環(huán)境及測試方法選用。淺孔直粘式孔壁應(yīng)變計中的淺孔孔壁應(yīng)變法測試可以進行應(yīng)變解除全過程測試，要求孔壁干燥，故適用于地下水位以上完整、較完整細(xì)粒結(jié)構(gòu)的巖體。對深孔直貼式孔壁應(yīng)變計法，因該方法只需測度鉆孔應(yīng)力解除前后的應(yīng)變片讀數(shù)，通過采用特殊的水下粘結(jié)劑及粘貼工藝，可在水下孔壁上粘貼電阻片，適用于有水的完整、較完整的巖體。目前該法測試深度國內(nèi)也達到365m?？招陌w式孔壁應(yīng)變計，是將應(yīng)變計的應(yīng)變片粘貼在一預(yù)制的薄環(huán)氧樹脂圓筒上，再包裹一層環(huán)氧樹脂制成，適用于完整、較完整的巖體。9.1.5對中心測試孔的要求，直粘式孔壁應(yīng)變計及空心包體式孔壁應(yīng)變計對中心測試孔徑要求為測試元件標(biāo)準(zhǔn)外徑（孔壁應(yīng)變計為φ36mm）加上0.2mm～0.7mm，過大和過小都將影響安裝。9.2孔徑變形法測試9.2.1孔徑變形法測試包括四分向鋼環(huán)式鉆孔變形計和壓磁應(yīng)力計測試和測試兩種方法。它是在鉆孔預(yù)定孔深處安放四分向鋼環(huán)式鉆孔變形計或壓磁應(yīng)力計或，然后套鉆解除，測量解除前后的變形或應(yīng)變差值，按彈性理論建立的孔徑變化與應(yīng)力之間的關(guān)系式，計算出巖體中鉆孔橫截面上的平面應(yīng)力狀態(tài)。9.2.2當(dāng)需要通過孔徑變形法測試獲得巖體的空間應(yīng)力狀態(tài)時，可采用三孔交匯測試方法，采用兩兩正交的三個鉆孔，其中一個鉆孔宜為鉛直鉆孔。9.2.4本條列出了測試所需的主要儀器設(shè)備?？讖阶冃斡嫛Ｋ姆窒蜾摥h(huán)式鉆孔變形計是孔徑變形測試的一種元件。孔徑變形的測量元件，可以歸納為電阻片、鋼弦、電感元件三類。目前，國內(nèi)以電阻片作為測量元件應(yīng)用較為廣泛，它是在元件內(nèi)部安裝四個預(yù)先粘貼好電阻片的彈性鋼環(huán)，當(dāng)觸頭受力后鋼環(huán)變形，通過電阻應(yīng)變儀測量鋼環(huán)的應(yīng)變，根據(jù)率定曲線換算成鉆孔直徑的變化。這種元件具有防水性好、適應(yīng)性強、操作簡便、能測量解除應(yīng)變的全過程、并能重復(fù)使用等優(yōu)點。缺點是在單孔內(nèi)只能測求平面應(yīng)力，若需測量巖體三向應(yīng)力時，則必須布置交會于某點的三個鉆孔。孔徑變形計靈敏度計算。用同樣的元件在不同的巖石和不同的應(yīng)力狀態(tài)下測量巖體應(yīng)力的靈敏度是不一樣的。假定在E=50GPaMPa的巖石上，處于平面應(yīng)力狀態(tài)下，σ1=σ2，以應(yīng)力變化為0.1MPa、鉆孔直徑為移φ36mm時其直徑變化作為靈敏度設(shè)計的根據(jù)。計算公式如下:如果巖體彈性模量低，在設(shè)計時可以適當(dāng)降低靈敏度。孔徑變形計的應(yīng)變鋼環(huán)設(shè)計。用電阻片法測量鉆孔直徑變化，必須通過傳感器將位移量變化值轉(zhuǎn)換為電量變化值。常用的應(yīng)變鋼環(huán)有圓形環(huán)、C形環(huán)以及非環(huán)式的懸臂梁三種。壓磁應(yīng)力計。壓磁應(yīng)力計由三個互成60°的元件組成。元件是根據(jù)壓磁原理設(shè)計的，其感應(yīng)部位是一個鐵鎳合金心軸的自感線圈。如果沿著心軸施加的壓力發(fā)生變化，則心軸的磁導(dǎo)率和自感線圈的電感量〈或阻抗、電壓降）也隨之改變。即測量元件產(chǎn)生的信號，反映了元件承受壓力的大小。9.2.11繪制解除深度h與應(yīng)力計各元件讀數(shù)差△u的解除全過程關(guān)系曲線（圖12），曲線一般可劃分為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)。在計算應(yīng)變時，應(yīng)采用穩(wěn)定應(yīng)變值為△u。如果Ⅲ、Ⅳ階段不明顯，△u可根據(jù)具體情況分析確定。圖12解除深度與釋放應(yīng)變的關(guān)系曲線圖9.3孔底應(yīng)變法測試9.3.1孔底應(yīng)變法測試，是采用電阻應(yīng)變計(或其他感應(yīng)元件)作為傳感元件，測量套鉆解除后鉆孔孔底巖面應(yīng)變變化，根據(jù)經(jīng)驗公式，求出孔底周圍的巖體應(yīng)力狀態(tài)，適用于各向同性巖體的應(yīng)力測試。主要優(yōu)點為所需的完整巖心長度較短，在較軟弱或完整性較差的巖體內(nèi)較易成功。9.3.6孔底應(yīng)變計的安裝工藝要求烘烤孔底，需在鉆孔無水狀態(tài)下進行。為排除鉆孔孔內(nèi)積水，鉆孔宜向上傾斜3°~5°。9.4水壓致裂法測試9.4.1水壓致裂法測試是采用兩個長約lm串接起來可膨脹的橡膠封隔器阻塞鉆孔，形成一密閉的壓裂段（長約1m），對壓裂段加壓直至孔壁巖石產(chǎn)生張拉破裂。本測試方法假定巖石是均勻和各向同性的線彈性體，且?guī)r體中有一個主應(yīng)力方向與鉆孔軸線平行，根據(jù)巖體破裂壓力等壓力參數(shù)及破裂縫方向，按彈性理論公式計算鉆孔橫斷面的主應(yīng)力及其方向。9.4.2由于水壓致裂法需對測試孔壓裂段加壓直至破裂，故要求測試段串聯(lián)起來的封隔器加上壓裂段共約3m長的巖體透水性小，根據(jù)計算公式的假定及目前工程實例統(tǒng)計，巖體滲透系數(shù)應(yīng)小于1個呂榮值。水利水電工程地下洞室勘察設(shè)計中，已廣泛采用三孔交匯水壓致裂法確定測區(qū)的空間應(yīng)力參數(shù)，本次修訂增加了此方法。9.4.3裂隙巖體的滲透性通常由鉆孔柱狀圖來反映，包括巖性、裂隙密度、巖芯獲取率、RQD及巖體滲透系數(shù)值。9.4.4壓力泵的選擇宜采用大流量和高壓力的電動壓力泵，考慮到測試設(shè)備的輕便化和適用性，本測試方法要求泵壓不應(yīng)小于40MPa，流量不應(yīng)小于8L/min，可兩臺并聯(lián)。壓力傳感器的量程范圍宜為0MPa-60MPa，精度應(yīng)優(yōu)于0.5％；流量傳感器的量程不應(yīng)小于20L/min，精度優(yōu)于0.5L/min。采用磁羅盤定向器，記錄精度應(yīng)優(yōu)于3。9.4.5水壓致裂法可利用原有符合封隔器尺寸的鉆孔（宜為金剛石鉆孔）。在利用原有成孔時間較長的勘探鉆孔時，應(yīng)利用鉆機進行掃孔清洗。9.4.6本條規(guī)定了對測試的要求：座封壓力的確定。原則上座封壓力應(yīng)大于橡膠封隔器的擴張壓力，小于測試巖體破裂縫的重張壓力，宜在現(xiàn)場通過試驗或用同類巖體測試的經(jīng)驗確定。由于水壓致裂過程較短（約2～4min）壓裂曲線（壓力與時間關(guān)系）變化很快，試驗時應(yīng)采用自動記錄顯示已或流量及壓力傳感器采集儀，連續(xù)記錄和繪制壓裂曲線，以便實時控制，判斷壓裂過程特征點。記錄破裂縫。破裂縫的記錄通常采用兩種方法，一種方法是采用定向印模器，即利用擴張印模膠筒外層的生橡膠和能自動定向的定向器來記錄破裂縫的形狀及方位；另一種是采用井下電視記錄破裂縫。印模器的加壓時間通常為3～4h，也可根據(jù)生橡膠的性能現(xiàn)場試驗確定。印模器的加壓量值原則上應(yīng)大于破裂縫的重張壓力，小于破裂壓力。9.4.8根據(jù)實測壓裂過程曲線（圖13）確定壓裂特征參數(shù)，具體步驟如下：圖13水壓致裂過程與工程巖體應(yīng)力的關(guān)系1利用兩個串聯(lián)的可膨脹橡膠封隔器（中間以花管或高壓軟管）加壓座封于孔壁上，形成壓裂段。2向壓裂段注水加壓，使其孔壁承受著逐漸增強的液壓作用。3當(dāng)泵壓上升到某一臨界值pb（成為破裂壓力）時，由于巖石破裂導(dǎo)致泵壓至急劇下降，而流量值急劇上升。4關(guān)閉壓力泵，泵壓開始趨向穩(wěn)定時，此段壓裂過程曲線的拐點即為瞬時關(guān)閉壓力ps。5當(dāng)泵壓趨向穩(wěn)定時，打開壓力泵閥卸壓，壓裂段液壓作用被解除后破裂縫完全閉合，泵壓降為零。6重張，連續(xù)多次（宜為3～4次）加壓循環(huán)（此時壓力與時間關(guān)系曲線上的最高點即為重張壓力pr）,以便取得合理的壓裂參數(shù)以及正確地判斷巖石破裂和破裂延伸的過程。9.5表面應(yīng)變法測試9.5.1巖體表面應(yīng)力測試是通過測量巖體表面應(yīng)變或位移來計算應(yīng)力，用于測量巖體表面或地下洞室圍巖表面受擾動后重新分布的巖體應(yīng)力狀態(tài)。本測試方法包括表面應(yīng)力解除法和表面應(yīng)力恢復(fù)法二種。采用應(yīng)力恢復(fù)法需已知巖體某一主應(yīng)力的方向，然后根據(jù)主應(yīng)力方向來確定液壓枕和應(yīng)變計或位移計埋設(shè)方向。9.5.4本規(guī)程推薦鋼弦式和電阻式兩種應(yīng)變計測試元件，采用位移計測量時，位移傳感器精度不宜低于0.001mm?？筛鶕?jù)具體情況選用。9.5.8掏槽宜采用大口徑旋轉(zhuǎn)鉆頭進行套心解除，如用風(fēng)鉆解除時，宜采用旋轉(zhuǎn)掏槽法。關(guān)于套心解除深度，大量實測資料表明，在解除深度達到0.5倍巖心直徑時，因解除而產(chǎn)生的應(yīng)變值已基本達到穩(wěn)定，因此規(guī)定解除深度應(yīng)不小于0.5倍巖心直徑。9.5.10本條公式（9.5.10-3）的推導(dǎo)主要依據(jù)本規(guī)程6.2節(jié)狹縫法試驗6.2.8條公式（6.2.8-1）和公式（6.2.8-2）推導(dǎo)。在計算過程中，認(rèn)為巖體的變形模量為已知參數(shù)，根據(jù)在垂直狹縫的中線線某測點（距離為y）的巖體變形W值計算垂直于狹縫面的應(yīng)力分量。10巖石聲波測試10.1巖塊聲波測試10.1.1巖塊聲波測試是采用具有波形顯示以及儲存采集參數(shù)和波形數(shù)據(jù)的巖石聲波參數(shù)測試儀，測定超聲波的縱、橫波在巖石試件中的傳播時間，據(jù)此計算巖塊中聲波傳播速度。準(zhǔn)確識別縱、橫波的初至?xí)r間，是巖石聲波測試的關(guān)鍵，縱波幅值較小而且是最先到達的波，初至?xí)r間容易讀準(zhǔn)；橫波在后，要準(zhǔn)確識別其初至位置，除采用專用橫波換能器外，測試人員必須是受過專門訓(xùn)練、具有豐富經(jīng)驗的專業(yè)人員。10.1.6換能器頻率選取要求聲波波長應(yīng)小于試件直徑的1/2，使試件邊界對聲波傳播所產(chǎn)生的影響控制在可以忽略的范圍內(nèi)。10.1.7采用直達波法布置換能器時應(yīng)將換能器的中心布置在試件的軸線上，并且將換能器與試件壓緊，擠出多余的耦合劑，以減少耦合層厚度對測試成果的影響。折射波法測試橫波速度時，如果使用切變振動模式換能器，必須保持收、發(fā)換能器的振向一致，折射波法的兩換能器應(yīng)布置在試件的同一側(cè)面。10.1.8受巖石層理和裂隙的影響，巖塊具有各向異性的特征，在整理同組試件的測試資料時，要求給出每一試件的測值。10.2巖體聲波測試10.2.1巖體聲波測試是利用電脈沖、電火花、錘擊等方式在巖體中激發(fā)產(chǎn)生聲波，測試聲波在巖體中的傳播時間，根據(jù)收、發(fā)換能器間的距離和傳播時間計算聲波在巖體中的傳播速度。這一速度為收、發(fā)換能器間巖體的平均傳播速度。10.2.3為對聲波測試結(jié)果與靜力法測試結(jié)果作動靜對比，應(yīng)將聲波測點布置在與靜力法測點相同的巖體上，并使聲波測試方向與靜載荷施力方向相同。10.2.4巖體聲波測試可采用喇叭型換能器和圓管型換能器，分別用于表面測試和鉆孔中測試。10.2.5在巖體表面進行縱波測試時，宜在布置換能器的位置切割一條垂直表面的深槽，并修鑿平整，將收、發(fā)換能器相對置于深槽的側(cè)面。10.2.6收、發(fā)換能器間的距離較大或巖體較破碎時，表面測試宜采用錘擊作震源，孔間測試宜采用電火花作震源。當(dāng)采用孔間穿透測試時，必須校核鉆孔的平行度，對不平行的鉆孔，必須進行不同深度測點距離的校正。用水耦合時，對向上傾的孔和漏水嚴(yán)重的孔，應(yīng)采取有效的止水措施。11工程巖體觀測11.1圍巖收斂觀測11.1.1圍巖收斂觀測是用收斂計測量洞室圍巖表面兩點連線（基線〉方向上的相對位移，即收斂值。根據(jù)觀測結(jié)果，可以判斷巖體的穩(wěn)定狀況及支護效果，為優(yōu)化設(shè)計方案、調(diào)整支護參數(shù)、指導(dǎo)施工以及監(jiān)視工程實際運行情況提供快捷可靠的現(xiàn)場觀測成果。收斂計結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，方便易行。本規(guī)程圍巖收斂觀測推薦采用卷尺式收斂計，對于其他形式的收斂計，亦可參照使用。本觀測也適用于地面工程巖體表面兩點間距離變化的觀測。11.1.2當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件、洞室尺寸和形狀、施工方法等為確定時，地下洞室圍巖的位移主要受“空間效應(yīng)”、“時間效應(yīng)”兩種因素的影響?！翱臻g效應(yīng)”即因掌子面約束作用對圍巖位移所產(chǎn)生的影響。掌子面距觀測斷面越遠，觀測斷面的圍巖位移量越大，根據(jù)實測資料分析，當(dāng)掌子面距觀測斷面1.5~2.0倍洞徑后，“空間效應(yīng)”基本消除。因此，要求測點埋設(shè)應(yīng)盡量接近掌子面。“時間效應(yīng)”通常是指變形隨時間而增大的現(xiàn)象。為觀測“時間效應(yīng)”的影響，預(yù)定的觀測斷面一經(jīng)形成，就應(yīng)立即布點測量。在“空間效應(yīng)”消除后，所觀測到的圍巖位移變化值即為通常所指的“時間效應(yīng)”。11.1.6拉緊鋼尺必須施加一恒定的拉力，該力的大小應(yīng)根據(jù)測距的長短確定，尺長則需加大拉力，尺短則需相應(yīng)減小拉力，具體大小可參照收斂計說明書。觀測間隔時間通?？筛鶕?jù)位移變化速率確定。當(dāng)遇到下列情況之一時，應(yīng)減小觀測時間間隔加密觀測：掌子面距觀測斷面2倍洞徑以內(nèi)時；觀測斷面附近正在施工時；測值出現(xiàn)異常時。11.1.7觀測資料應(yīng)及時進行整理分析，以便及時對圍巖的穩(wěn)定作出評估。采用收斂計觀測的圍巖位移，只是兩測點間距離的相對變化。若需求出各點的位移，可用“坐標(biāo)法”、“聯(lián)立方程法”、“余弦定理法”或“測角計算法”近似計算確定，在選擇計算方法時，要考慮方法的假定是否接近所測洞室的實際情況。11.2鉆孔軸向巖體位移觀測11.2.1鉆孔軸向巖體位移觀測是通過鉆孔軸向位移觀測設(shè)備（多點位移計或滑動測微計）測量鉆孔軸線方向不同深度的巖體位移。多點位移計按結(jié)構(gòu)特點，分為并聯(lián)式和串聯(lián)式兩大類。并聯(lián)式位移計的傳感器固定在孔口，通過金屬桿或金屬絲將測點（錨頭）的位移傳遞給傳感器。串聯(lián)式位移計的傳感器串接在金屬桿上，傳感器往往與錨頭連在一起，固定在觀測孔內(nèi)不同深度的幾個測點上。本觀測方法采用并聯(lián)式多點位移計，當(dāng)采用串聯(lián)式位移計時可參照本方法進行?；瑒訙y微計是利用滑動測微計沿鉆孔軸向重復(fù)移動和全程覆蓋測試的特點，實現(xiàn)對鉆孔內(nèi)固定間距范圍巖體沿鉆孔軸向的變形，因此測點數(shù)量可根據(jù)觀測需要靈活設(shè)置。早期的滑動測微計需在鉆孔中安裝齒槽環(huán)（齒槽環(huán)間距一般1m），每次測試時，僅需沿鉆孔軸線測定相鄰齒槽環(huán)間的變形，以實現(xiàn)沿鉆孔軸向巖體變形的測量。近年來，通過在鉆孔傾斜儀ABS材料測管測外側(cè)安裝和固定金屬環(huán)，基于磁感應(yīng)途徑進行兩相鄰金屬環(huán)間的變形測量技術(shù)，使得滑動測微計安裝和觀測更為便捷，工程應(yīng)用效果較好。本次修訂增加了滑動測微計觀測。11.2.4鉆孔軸向位移計由位移傳感器（包括電傳感器或機械傳感器）、錨頭（包括機械脹殼式、抗縮水泥或化學(xué)材料粘結(jié)式、楔縫式或液壓式錨頭）、金屬桿或金屬絲及保護套管構(gòu)成。電傳感器具有測試快速、讀數(shù)精度高和可遙控讀數(shù)的優(yōu)點，但價格較高；機械傳感器簡單可靠，但測量麻煩，不能遙控。在選擇傳感器時，可根據(jù)工程及地質(zhì)情況選用不同類型的傳感器。錨頭應(yīng)根據(jù)工程及地質(zhì)情況選用，在爆破振動范圍內(nèi)宜選用粘結(jié)式錨頭或水泥灌漿式錨頭，需要回收則選用機械脹殼式錨頭或液壓式錨頭。滑動測微計埋設(shè)件包括測管和測環(huán)，測管一般要求由ABS材料制成，測環(huán)套在測管外側(cè)，沿測管軸向1m布置一個，一般要求為金屬磁環(huán)。11.2.6隔離體通常由橡膠做成，其作用是隔離各錨頭、測點的導(dǎo)線和金屬桿（絲）使其不致相互干擾。11.2.7對于向下的斜孔或鉛直孔，滑動測微計測管下放到孔內(nèi)時，如果孔內(nèi)有水，為平衡孔內(nèi)地下水對測管的浮托力，可在測管內(nèi)也注入清水?；蛘卟捎迷谙路艤y管時及時疏排孔內(nèi)地下水的方式減小地下水對測管的浮托力。11.3鉆孔橫向巖體位移觀測11.3.1鉆孔橫向巖體位移觀測是測量鉆孔中不同深度的巖體在垂直于鉆孔軸線方向上的位移。鉆孔橫向巖體位移觀測方法有測斜儀法和撓度計法。本觀測方法采用單向伺服加速度計式滑動測斜儀。當(dāng)采用撓度計法、雙向伺服加速度計式滑動測斜儀或固定測斜儀時，可參照本方法。11.3.2測孔應(yīng)有足夠深度，保證至少有2m的導(dǎo)管位于預(yù)計滑動面（帶）以下的穩(wěn)定巖體內(nèi)，以使位移測量有可靠的基準(zhǔn)點。11.3.4測斜管一般由工程塑料或鋁合金材料制成，在永久性觀測中，宜選用鋁合金管。管接頭有固定式和伸縮式兩種，固定式接頭適用于橫向位移不明顯的地段。11.3.6用承重繩吊裝測斜管時應(yīng)注意將每節(jié)測斜管的同一方向?qū)Р叟c承重繩固定，使承重繩在吊裝過程中承擔(dān)測斜管的重量，并防止測斜管扭轉(zhuǎn)。灌漿漿材的彈性模量宜盡量與巖體一致，并采取措施保證灌漿密實。在可能出現(xiàn)位移突變的測段，可用砂或其他材料充填測斜管與鉆孔孔壁間間隙，防止由于巖體位移過大造成測斜管折裂或剪斷，確保測頭順利通過。當(dāng)測孔深度較大時采用測扭儀測定導(dǎo)槽的扭曲度，目的是校正計算位移方向和太小。11.3.7測斜儀沿孔深每隔50cm測度一次，主要是測斜儀的導(dǎo)輪輪距一般為50cm。測斜儀的觀測間距，多采用導(dǎo)輪輪距控制，也可采用導(dǎo)輪輪距的整數(shù)倍。11.3.8鉆孔橫向位移分為相對位移與累計位移。相對位移指計算點相對于本身的初始位移變化值，累計位移指計算點相對于孔底（一般認(rèn)為是不動點）的位移值。位移方向分為A向（一般為主滑方向）和B向（與A向成90°夾角的方向）。對于位移明顯的部位，應(yīng)及時繪制位移與時間的關(guān)系曲線，以便及時了解鉆孔橫向位移變化情況。繪制位移方向隨深度h變化曲線，在于了解邊（滑）坡位移的方向，并通過位移方向的變化了解位移的發(fā)展和巖體的穩(wěn)定性。11.4巖體表面傾斜觀測11.4.1巖體表面傾斜觀測是指觀測巖體表面的轉(zhuǎn)角。巖體表面傾斜觀測可采用表面傾角計。傾角計的類型、測量范圍及精度等技術(shù)參數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)測點部位巖體表面可能的轉(zhuǎn)角大小及觀測設(shè)計要求確定。關(guān)于傾角計的埋設(shè)要求、觀測規(guī)定及資料整理等主要以Sinco50344地表便攜式傾角計在工程中的實際應(yīng)用情況作為編寫規(guī)程的基礎(chǔ)。對于其他類型地表傾角計，在儀器埋設(shè)、觀測及資料整理方面，可參照本方法。11.4.2巖體表面傾角計包括傾角計傳感器、讀數(shù)儀和基準(zhǔn)板。一個傾角計傳感器可以對多個固定在巖體表面上的基準(zhǔn)板進行觀測。因此，巖體表面傾斜觀測布置實際上是在巖體觀測范圍內(nèi)選擇傾角計基準(zhǔn)板位置。11.4.6傾角計基準(zhǔn)板可通過澆筑混凝土基座使基準(zhǔn)板錨固在較均一的巖體內(nèi)，或直接將基準(zhǔn)板固定在新鮮完整的巖體表面。若測點部位巖體風(fēng)化層較厚，則基準(zhǔn)板宜采用混凝土基座將其錨固在巖體內(nèi)?；炷粱疃鹊拇_定應(yīng)保證擬澆筑的混凝土基座能與測點部位巖體一起變形。若測點部位巖體新鮮完整，該部位又不便于鉆孔和澆筑混凝土基座，可以利用環(huán)氧樹脂等膠結(jié)材料將基準(zhǔn)板直接固定于基巖面上，并注意做好基準(zhǔn)板保護工作。根據(jù)觀測要求不同傾角計基準(zhǔn)板在巖體表面上的安裝可以是水平向，也可以是垂直向。本規(guī)程中關(guān)于傾角計基準(zhǔn)板的安裝和讀數(shù)主要針對水平向安裝情況。對于垂直向安裝的傾角計基準(zhǔn)板，其安裝和觀測與水平向安裝類似，可參考相應(yīng)的儀器說明書。11.4.8平面失量圖表示方法：在觀測巖體范圍內(nèi)，用矢量的位置、方向和幾何長度表示相應(yīng)的基準(zhǔn)板安裝位置、測量方向和傾角變化大小。11.5巖體錨桿載荷觀測11.5.1巖體錨桿載荷觀測是在用預(yù)應(yīng)力錨桿（錨索可視為柔性錨桿〉加固地下洞室圍巖、巖體邊坡和基礎(chǔ)等工程時，為了解加固效果和預(yù)應(yīng)力錨桿長期工作狀態(tài)對錨固載荷的大小和變化進行的觀測。11.5.2觀測錨桿孔口位置、孔深及內(nèi)錨固段深度的確定應(yīng)符合總體錨固設(shè)計要求。根據(jù)《水工預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范》（SL212-2012），為了克服摩阻損失、鎖定損失及鎖定后預(yù)應(yīng)力損失，錨桿應(yīng)張拉至設(shè)計噸位的110%,特殊情況下，不宜超過設(shè)計張拉力的115%。所選取的測力計容量應(yīng)考慮錨桿的超張拉因素。當(dāng)錨桿的數(shù)量很多或很少時，可根據(jù)本條規(guī)定對觀測錨桿的百分比作適當(dāng)調(diào)整。在布置錨桿載荷觀測時，要求觀測錨桿與工程錨桿的類型、材料、尺寸和結(jié)構(gòu)形式一致。11.5.4目前常用的測力計類型有輪輻式、環(huán)式和液壓式三種。按所采用傳感器類型又可分為差動電阻式、鋼弦式和電阻應(yīng)變片式。可根據(jù)使用條件、精度要求和經(jīng)濟條件合理選擇。11.5.5為使測力計的率定結(jié)果能反映現(xiàn)場的工作條件，率定時上下傳力板應(yīng)盡量與現(xiàn)場使用的傳力板相同。條件允許時，可考慮將測力計、千斤頂及壓力表配套進行率定。測力計一般在其周邊上對稱地布置有四個傳感元件。因此，在率定時，應(yīng)測量各測點在各級載荷下加載時的應(yīng)變（頻率〉，并繪制載荷～應(yīng)變〈頻率）關(guān)系曲線。根據(jù)有效測點在各級載荷下應(yīng)變（額率〉值的平均值繪出測力計的率定曲線。對測力計進行三個循環(huán)的加卸載率定測試，是為了檢測測力計的重復(fù)性能指標(biāo)。為檢測測力計各元件的性能情況，在實際率定時，當(dāng)完成三個循環(huán)的加卸載的測量后，根據(jù)實際需要，可將測力計在壓力機上依次轉(zhuǎn)動90°、180°、270°并分別重復(fù)上述過程。測力計的所有測量元件都是用鋼材制造的，其率定曲線都將受溫度變化的影響。在現(xiàn)場實測時，應(yīng)以率定時的溫度值為標(biāo)準(zhǔn)，進行溫度修正。11.5.6測力計安裝時，應(yīng)盡量保證測力計傳力板孔中心與錨桿孔中心線重合。根據(jù)實際經(jīng)驗，最大允許偏差為5mm的限制是可以達到的。如果測力計墊板和工作錨板的剛度不足，則可能影響測力計載荷與千斤頂出力問的線性相關(guān)性。在施工安排上優(yōu)先安裝觀測錨桿的主要目的是，施工單位可以利用其初期成果指導(dǎo)施工，設(shè)計人員可以據(jù)此進一步檢驗并修正設(shè)計參數(shù)。11.6巖體錨桿應(yīng)力觀測11.6.l巖體錨桿應(yīng)力觀測是當(dāng)采用錨桿加固地下洞窒圍巖、巖體邊坡和基礎(chǔ)等工程時，在錨桿上焊接錨桿應(yīng)力計等測量設(shè)備，與錨桿一起埋進巖體中，對錨固應(yīng)力的大小及其變化進行的觀測，目的是為了解巖體錨桿的加固效果，監(jiān)控巖體的穩(wěn)定性，修改設(shè)計和指導(dǎo)施工提供現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)。10.6.2根據(jù)現(xiàn)場觀測經(jīng)驗，錨桿應(yīng)力計布置在距巖體表面2～3m處的巖體內(nèi)，測得的錨桿應(yīng)力值較大，該部位巖體應(yīng)力變化梯度也較大。11.6.5為防止電纜脫焊、假焊，并滿足絕緣度要求，電線線各芯之間應(yīng)一一對接焊牢，焊點應(yīng)盡量錯開，并用絕緣橡膠帶包扎均勻，在硫化器中進行硫化。硫化器中應(yīng)均勻涂抹滑石粉，溫度控制在180℃左右，時間約lh。對硫化好的錨桿應(yīng)力計應(yīng)檢測其電阻值、電阻比及絕緣度。為保證錨桿應(yīng)力計與錨桿鋼筋焊接在一條直線上，可利用角鋼或雙聯(lián)管將應(yīng)力計與鋼筋固定在一條線上進行焊接。為保證錨桿應(yīng)力計與鋼筋對焊時不受焊接時產(chǎn)生的高溫影響，應(yīng)在焊接時將錨桿應(yīng)力計端部包上濕棉紗，并適時澆水冷卻。11.6.6為使鉆孔孔徑與應(yīng)力計外形尺寸相匹配，安裝錨桿應(yīng)力計的錨桿孔宜用潛孔鉆鉆進或用風(fēng)鉆打出聯(lián)環(huán)槽孔，便于錨桿應(yīng)力計測量線的引出和避免損傷測量電纜線。錨桿孔為水平孔時應(yīng)略向下傾斜，便于灌注砂漿。電纜線的保護罩應(yīng)設(shè)置在便于讀數(shù)又不妨礙施工的地方，并做好警示標(biāo)志。11.7巖體應(yīng)力觀測11.7.1巖體應(yīng)力觀測是測量巖體內(nèi)部或巖體與結(jié)構(gòu)物接觸面上壓應(yīng)力的變化。本規(guī)程推薦液壓枕應(yīng)力計法和鉆孔空心包體式應(yīng)變計法進行巖體應(yīng)力變化的觀測。其中，液壓枕應(yīng)力計法為應(yīng)力觀測方法，直接測量垂直于液壓枕方向上的巖體應(yīng)力值；鉆孔空心包體式應(yīng)變計法為應(yīng)變測量方法，通過觀測各應(yīng)變片方向上的應(yīng)變值變化情況，并考慮測點部位應(yīng)變計和巖體彈性模量，計算測點部位巖體應(yīng)力變化趨勢。11.7.2相鄰兩應(yīng)變計的問距不宜小于液壓枕的最大尺寸的規(guī)定，是為了避免應(yīng)力計的相互影響。本條關(guān)于3倍液壓枕最大尺寸的規(guī)定，是為了消除應(yīng)力計所在巖體邊界的邊緣效應(yīng)。11.7.4液壓應(yīng)力計包括液壓枕及轉(zhuǎn)換器。為了取得良好的應(yīng)力傳遞性能，液壓枕應(yīng)具有下列要求：直徑〈邊長）與厚度之比大于20，制造液壓枕的材料應(yīng)能防止周圍介質(zhì)和地下水以及枕內(nèi)液體的腐蝕，以防止使用期內(nèi)產(chǎn)生滲漏。轉(zhuǎn)換器的膜片應(yīng)能嚴(yán)格將液壓枕和測量系統(tǒng)分開。選擇膜片的材料應(yīng)使膜片的慣性最小，且應(yīng)保證在使用年限內(nèi)膜片的彈性和形狀不變。讀數(shù)裝置一般為移動式，包括儲油箱、壓力表、控制液流的閥門及加壓泵等。壓力表量程應(yīng)與應(yīng)力大小相適應(yīng)，一般為預(yù)估最大應(yīng)力的1.5倍，精度為0.5級。當(dāng)壓力小于0.25MPa時，可采用氣動讀數(shù)裝置。連接管路一般為內(nèi)徑φ2~5mm的金屬管或塑料管，耐壓范圍為0~20MPa。為防止管路堵塞，應(yīng)在管路中設(shè)置濾油器。11.7.5為率定液壓枕邊緣效應(yīng)，可將液壓枕澆筑在大于該枕最大尺寸3倍以上的混凝土或砂漿試件的中部，并將其置于壓力機上。通過加卸載循環(huán)，反復(fù)測讀壓力機壓力和液壓應(yīng)力計的讀數(shù)，并計算其比值。率定壓力一般為測點部位預(yù)計應(yīng)力變化值的1.2倍。應(yīng)力計埋設(shè)前應(yīng)對整個測量系統(tǒng)進行檢測，以判斷系統(tǒng)工作狀態(tài)是否正常，并測量膜片慣性和管路損失大小。為修正溫度影響，可將試件置于隔溫的環(huán)境中，進行升、降溫的測試，求得Pt值。作為溫度修正計算的補充或校核，可以在現(xiàn)場同時埋設(shè)一個專測溫度影