岩体原位测试
土体和岩体原位测试方法(6-1)
扁铲侧胀试验仪EP-0941 扁 铲 侧 胀 试 验 仪
刚度校正和零点校正后，分别以p0、p1、p2表示。根据 试验成果可获得土体的力学参数，它可以作为一种特 殊的旁压试验。 它的优点在于简单、快速、重复性好和便宜，故 在国外近年发展很快。 扁胀试验最适用于在软弱、松散土中进行，随着 土的坚硬程度或密实度的增加，适应性渐差。当使用 加强型膜片时，也可应用于密实的砂土。因而其适用 范围是一般黏性土、粉土、中密以下砂土、黄土等， 不适用于含碎石的土、风化岩等。
(1)土层剖面测试法。它主要包括静力触探、动力 触探、扁铲松胀仪试验及波速法等。土层剖面测试法 具有可连续进行、快速经济的优点。 (2)专门测试法。它主要包括载荷试验、旁压试验、 标准贯入实验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。 土的专门测试法可得到土层中关键部位土的各种工程 性质指标，精度高，测试成果可直接供设计部门使用。 其精度超过室内试验的成果。
优点： 1.可测定难以取样的 岩土体的性质。 2.影响范围大，因而 更具代表性。 3.可连续进行，因而 可得到完整的地层剖面。 4.快速、经济，能大 大缩短勘察周期。
缺点： 1.难以控制边界条 件。 2.费工费时，成本 高。 3.所测参数和岩土 工程性质之间关系建 立在大量统计的经验 关系之上。
土体原位测试-SW波速测试仪 （剪切波波速测试仪）
波速测试成果的应用
（1）计算确定地基土小应变的动 弹性参数剪切模量、弹性模量、泊 松比、动刚度；
（2）判别砂土或粉土地震液化。
8.岩体原位测试
概 述
岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩 体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是 地质灾害防治工程勘察的重要手段之一。
3.动力触探试验(dynamic sounding)
岩体原位测试
第一节概述岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程勘察的重要手段之一。
岩体原位测试的最大优点是对岩体扰动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出的岩体力学参数直观、准确；其缺点是试验设备笨重、操作复杂、工期长、费用高。
另外，原位测试的试件与工程岩体相比，其尺寸还是小得多，所测参数也只能代表一定范围内的岩体力学性质。
因此，要取得整个工程岩体的力学参数，必须有一定数量试件的试验数据用统计方法求得。
岩体原位测试一般应遵循以下程序进行：(1)试验方案制订和试验大纲编写。
这是岩体原位试验工作中最重要的一环。
其基本原则是尽量使试验条件符合工程岩体的实际情况。
因此，应在充分了解岩体工程地质特征及工程设计要求的基础上，根据国家有关规范、规程和标准要求制订试验方案和编写试验大纲。
试验大纲应对岩体力学试验项目、组数、试验点布置、试件数量、尺寸、制备要求及试验内容、要求、步骤和资料整理方法作出具体规定，以作为整个试验工作中贯彻执行的技术规程。
(2)试验。
包括试验准备、试验及原始资料检查、校核等项工作。
这是原位岩体力学试验最繁重和重要的工作。
整个试验应遵循试验大纲中规定的内容、要求和步骤逐项实施并取得最基本的原始数据和资料。
(3)试验资料整理与综合分析。
试验所取得的各种原始数据，需经数理统计、回归分析等方法进行处理，并且综合各方面数据(如经验数据、室内试验数据、经验估算数据及反算数据等)提出岩体力学计算参数的建议值，提交试验报告。
第二节岩体变形试验岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。
静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施加一定的荷载，并测定其变形；然后绘制出压力[CD*2]变形曲线，计算岩体的变形参数。
据其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝法、钻孔变形法及水压法等。
动力法是用人工方法对岩体发射或激发弹性波，并测定弹性波在岩体中的传播速度，然后通过一定的关系式求岩体的变形参数。
岩土工程勘察与软件应用：原位测试
时，地积土不会发生整体破坏，但建筑物的沉降量较大。
静力载荷试验可用于下列目的：
1）确定地基土的临朔荷载P0.极限荷载Pu，为评定地基土
的承载力提供依据；
2）估计地基土的变形模量E0。不排水抗剪强度Cu和基床 反力系数K。
剪试验、点荷载强度试验、回弹锤测试、便携式弱面剪试验 2、岩体应力测定 测定岩体天然应力状态下及工程开挖过程中应力的变化。
如：地下洞室开挖
3、水文地质试验 钻孔压水试验（裂隙岩体）、抽水试验（中、强富水性含水
层）、注水试验（干、松散透水层）、岩溶裂隙连通试验等 4、改善土、石性能的试验
为地基改良和加固处理提供依据。如：灌浆试验、桩基试验 等
3、计算地基沉降量
Sj
S
b B
粘土
Sj
S
b 2 B 30 2 B b 30
砂土
式中: S - 在与基底压力相同压力 作用下承
压板的沉降量
b - 设计基础宽度
原位测试2-静力触探
一、定义 静力触探(简称CPT)是借助机械把一定规格的圆锥形探头匀
速压入土中，通过测定探头的端阻qｃ，侧壁摩阻力fｓ来确 定土体的物理力学参数，划分土层的一种土体勘测技术。 静力触探首先在荷兰研制成功，因此静力触探也叫“荷兰锥” 试验。 按测量机理分：机械式静力触探和电测式静力触探 按探头功能分：单桥静力触探、双桥静力触探、孔压静力触探 电测式静力触探的优点： （1）测试连续、快速，效率高，功能多，兼具勘探与测试双 重作用； （2）测试数据精度高，再现性好； （3）采用电测技术，便于实现测试工程的自动化，测试成果 可由计算机自动处理，减少了工作强度。
03岩土体的原位测试技术
§3.3原位测试进展
4.岩体应力测试技术，在测试元件和套钻技术 (应力解除法)有很多发展。水电部门进行了声发射法) 刻槽)和应力解除法的对比研究，取得进展。声波法 可用于测定岩体历史上受过最大地应力值，而应力解 除法是测定现存应力值。 5.钻孔压水实验方法，由原来的前苏联压水试验 体系向国际通用压水试验方法改进，采用Lugeon(刘 让或吕荣)单位体制。此外，还研究了一些特殊的压 水试验方法，如：多孔压水试验、压气试验等。
§3.1原位测试概念
3.1.3岩土工程原位测试目的 1.在岩土体处于天然状态下，利用原地切割的 较大尺寸的试件进行各种测试取得可靠的岩土体物理、 力学、水理性质指标。 2.对于某些因无法采取原状样品进行室内实验 的岩土体的测试。 如：裂隙化岩石、液态粘性土(低液限粘土、淤 泥)、砂砾。 3.完成或实现室内无法测定的实验内容。 如：地下洞室围岩应力、岩体裂隙的连通性、 透水性、含水层的渗透性等。 4.为施工(基坑开挖、地基处理)提供可靠的数 据。
§3.2原位测试分类
岩土工程原位测试一般可以分成以下几类： 1.岩土力学性质的野外测定 (1)土体力学性质试验——载荷试验、旁压试验、 静、动触探试验、十字板剪切试验。 (2)岩体力学性质试验——岩体变形静力法试验、 声波测试（动力法）试验、岩体抗剪试验、点荷载强 度试验、回弹锤测试、便携式弱面剪试验。 2.岩体应力测定 测定岩体天然应力状态下及工程开挖过程中应 力的变化。如：地下洞室开挖。
§3.4本课程原位测试内容
岩土工程原位测试很多项目并不直接测定土层 的物理力学指标，其成果的应用依赖于经验或半经验 公式。 因此学习时需要了解土体原位测试技术的基本 原理、操作方法、适用范围、试验要点及其试验资料 的整理及成果的应用。尤其要注意各土体原位测试的 测定指标与岩土体性质之间的转换方法。 各种原位测试方法都具有其自身的适用性，一 些原位测试手段只能适用于一定的地基条件，应用时 需注意选择，学习时也应注意各种方法的适用性。
岩体变形的原位测试.
求，承压面积则较小(直径30～40cm)。
（2）柔性垫板 压力传递较均匀，承压面积也较大(直径80cm)，有利于反映 试点的裂隙影响，但相应要增大加载设备的容量。
• 当基岩较好、裂隙较少时，宜采用柔性垫板法，但测试操
作较复杂；
• 当基岩破碎，裂隙发育时，宜采用刚性垫板法。虽然刚性 垫板法的测试操作简单，但因设备较笨重，安装往往会带 来困难；且在测定荷载时，不能消除千斤顶的摩擦阻力和 承压板边缘易引起的应力集中。
(1 2 ) p d
4W0 (We )
式中： E0——岩体的变形模量（Ee——岩体的弹性模量）； W0——岩体的总变形；（We——岩体的弹性变形） p——承压板上单位面积压力； μ——岩体的泊松比； d——承压板的直径。
承压板的刚度问题
（1）刚性垫板 要求有足够的刚度，即承压板的厚度与基岩的弹性模量成正 比，弹模愈大，板的厚度也愈大，否则难以满足压力均匀要
承压板法所需仪器设备及规格要求如下：
（1）加压系统
①液压千斤顶1台，其出力应根据岩体的坚硬程度、最大试 验压力及承压板面积等选定，并按规范要求进行率定。 ②油泵1台，手摇式或电动式均可，最大压力40～100MPa。 ③高压油管(铜管或软管)及高压快速接头。
④压力表1个，精度为一级，量程10～100MPa。
• 承压板的荷载面积与岩石的弹模相关关系是比较复杂的。
据日本研究的结果认为：当基岩裂隙间距小于10cm时，采 用直径为80cm的柔性承压板与直径30cm的刚性承压板在
同一基岩部位测试，其结果两者相当一致。
压板的刚度对试验的结果影响较大。承压板的刚度是相对岩体而 言的，判断压板是刚性还是柔性，可用下式：
⑤稳压装置。
(2)传力系统 ① 刚性承压板，金属质，应具有足够的刚度，厚度3cm，面积
岩土工程原位测试
岩土工程原位测试岩土工程原位测试是岩土工程领域中常用的一种测试方法，主要用于研究土体和岩石的力学性质，包括密度、强度、变形等方面。
原位测试可分为静态和动态两种，常用的测试方法包括压缩试验、剪切试验、钻孔取心和动力触探等。
1. 压缩试验压缩试验是岩土工程中最常用的一种试验方法，主要用于研究土体和岩石在静态荷载作用下的应变和应力关系，以及其力学性质。
压缩试验一般采用圆柱形或立方体样品，常见的试验设备包括固定底板试验机和振动底板试验机两种。
固定底板试验机的测试原理是将试样放在机器的底板上，通过上下移动试验头，施加垂直向下的载荷，以产生压缩变形。
振动底板试验机是一种新型试验方法，通过在底板上施加振动载荷以促进试样的变形。
2. 剪切试验剪切试验主要用于研究土体和岩石的剪切性能，可分为单轴剪切试验和三轴剪切试验两种。
单轴剪切试验是将试样置于试验机的水平底板上，施加垂直向下的压力，同时在试样的表面产生水平力，使试样进行剪切。
三轴剪切试验是利用三个气室将试样完全包裹，分别施加三个方向的应力，以研究土体和岩石在三个方向上的切向应力和法向应力。
3. 钻孔取心钻孔取心试验是一种非破坏性的试验，主要用于评估岩土中存在的裂隙、结构和岩石类型。
在取样过程中需要特别注意制取的样品应具有代表性，应取样选择典型的岩土层位。
在岩石钻探中，常使用的钻探机械有手动旋转式钻机、电机转向钻机和系统化泥浆钻机。
对于深层地层和硬质岩体，通常使用钻探机械逐层取心，以便对结构和裂隙进行详细的剖分。
4. 动力触探动力触探试验是一种快速、简单且准确的测试方法，可以在不破坏土体的情况下测定岩土体的强度。
试验的原理是将一定质量的重锤从一定高度自由落下，击打位于土层内部的钻杆顶端，并测定沉击钻杆的下沉度以及反弹度，从而评估土层的类型和压缩性质。
动力触探试验设备通常由锤头、钻杆、压力计和数据采集器组成。
触探数据经过处理后，可以用于制作地下剖面图，为地勘、基础工程和岩土工程提供可靠的数据支持。
岩土工程原位测试
岩土工程原位测试岩土工程原位测试是土木工程领域中的一种技术，用于识别和表征地下土层和岩石的物理性质和力学性质。
在现代岩土工程中，原位测试已经成为了一种不可或缺的方法，为设计更安全的地基和地下结构提供了必要的数据和信息。
本文将探讨岩土工程原位测试的一些常见方法和应用。
1. 岩土工程原位测试的常见方法a. 标准贯入试验（SPT）标准贯入试验是一种基础的岩土工程原位试验方法，通过不断地使用一个标准贯入钻头向土层或岩石中插入钻孔来测试其密度和抗拉强度。
在测试过程中，钻孔通常被追加水泥浆或膨润土，以增加试验结果的可靠性和准确性。
b. 土压力计试验（TP）土压力计试验是根据土层内部的压缩或膨胀特性进行的一种原位测试，通过安装土压力计，可以测量土层在不同深度和负荷下的压缩性能，进而对土壤的承载能力和稳定性进行判断。
c. 压缩试验（CR）压缩试验是一种常用的原位测试方法，旨在测试土层或岩石受压应力下的应变变化。
在测试过程中，一个小型压力传感器被嵌入到岩土体中，当施加压力时，传感器将记录下所测量的压力变化和应变变化。
d. 土壤墙试验（SS）土壤墙试验是一种常用的试验方法，可以用来测量土壤内部的强度和抗拉强度。
在测试过程中，一根小型钢柱子被插入到土层中并加以挖掘，以模拟所需的负载并测量土壤的拉伸强度。
2. 岩土工程原位测试的应用a. 地基基础设计在进行地基基础设计时，需要对土壤的性质和强度进行判断，以评估地基的承载力和稳定性。
通过使用岩土工程原位测试方法，可以获得更准确、可靠地土壤参数和岩石物理性质，因此可用于优化地基设计方案。
b. 地下工程在地下工程中，如隧道、地下实验室和地下管道等，如何对土层和岩石的性质进行识别和评估，至关重要。
原位测试可以帮助工程师了解地下基土的物理属性、力学属性和变形特性，并确定选择合适的地基和隧道支护方式。
有助于提高地下工程的安全性和可靠性。
c. 填方工程在大型填土工程中，需要对填土体与基底土层之间的界面剪切强度进行测量和评估，以便更好地控制填土体的变形和稳定性。
第四章 岩体原位测试(岩土测试技术)
4. 安装完毕后，起动千斤 稍加压力或在传力柱
板间楔进楔形垫块，
系统结合紧密
顶 与垫 使整个
5. 加压与稳定标准
1）试验压力要分成5级施加 2）加压前要对千分表进行初始稳定读数观测 3）采用逐级一次循环法或逐级多次循环法 4）每级压力加压后，立即读数，以后每10分钟读一次 5）稳定标准：相邻两次读数差与该级压力的初始读数和上 一级压力的最后读数之差的比值小于5%
一、千斤顶法（承压板法）
基本原理
该法就是通过刚性或柔性承压板将 荷载加在无限空间的岩面上，测量 岩体变形，并把岩体视为均质、连 续、各向同性的理想弹性体按半 无限弹性体表面受局部荷载的布西 涅斯克(Boussniesg)解，根据所采用 的承压板的刚度和形状求解岩体的 变形模量等。
试验装置
1）承压板 2）加压装置 3）反力装置 4）量测装置
水压法是在岩体内开挖一个试洞，形成一个封闭 的空间，用高压水泵将水压入其中，向试洞围岩 表面施加均匀的水压力，使岩体发生变形，可根 据压力与变形的关系，求出岩体的变形参数
膨胀计
Em
dp (1 U
m)
E m — 变形模量
d — 钻孔直径
U — 径向位移
p — 压力（加静水压力）
第二节 岩体强度测试
5）试件顶面和剪力面务必要与反力面平行 6）试件尺寸宜选用2500~10000cm2，最小边长应大
于50cm，试件高度应大于最小边长的一半 7）试件间距要大于最小边长 8）制备好试件后，不要放置太长时间 9）位移观测要求
试验要求
最大垂直荷载为工程设计最大应力的1.2倍 每组试验试件的数量不少于5个 法向荷载一次施加完毕，加荷后立即读数，以后
4. 试点表面应垂直预定的受力方向 5. 承压板的边缘距洞侧壁应大于承压板直径D的1.5倍，至洞
岩体原位测试
目录前言 (Ⅱ)第一章岩体变形试验 ................................................................... - 1 -第二章岩体强度试验 ................................................................... - 9 -第三章岩石点荷载强度试验 ..................................................... - 19 -第四章岩体声波探测 ..................................... 错误！未定义书签。
第五章回弹仪测岩体抗压强度 ................................................. - 38 -第六章地下硐室的围岩分类 ......................... 错误！未定义书签。
地七章地下硐室工程地质展示图 ............................................. - 50 -第八章围岩的收敛变形试验…………………………………- 64 -第九章路基沉降观测试验……………………………………- 67 -结束语 ....................................................................................... - 59 -附录 1 ............................................................. 错误！未定义书签。
前言本次实习针对岩石岩体的工程地质特征，岩体（石）基本力学性质及地下开挖工程中岩体力学问题进行验证和试验探索。
目的是巩固加深理解课堂上所学知识，培养运用理论知识解决实践问题的能力；掌握实践工作的方法，如勘察、地质调查、测绘等的方法；培养在实践中分析问题、解决问题的综合能力。
岩体变形的原位测试
第二节 岩体变形试验
岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。静力法 的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁或钻孔壁面上施 加一定的荷载，并测定其变形；然后绘制出压力-变形曲线，
计算岩体的变形参数。
动力法是用人工方法对岩体发射或激发弹性波，并测定 弹性波在岩体中的传播速度，然后通过一定的关系式求岩 体的变形参数。
⑤稳压装置。
(2)传力系统 ① 刚性承压板，金属质，应具有足够的刚度，厚度3cm，面积
约2 000～2 500cm2。
② 钢垫板若干块，面积等于或略小于承压板，厚度2～3cm。 ③ 传力柱，应有足够的刚度和强度，其长度视试硐尺寸而定。 ④ 钢质楔形垫板若干块。
(3)量测系统
① 测量支架，两根具有足够刚度和满足边界条件要求长度的钢
在国内测定岩体变形性的试验方法较多，按荷载的性质可分 为两大类：静力法和动力法。 静力法： （1）承压板法（刚性承压板法和柔性承压板法）； （2）狭缝法（刻槽法）； （3）单（双）轴压缩法； （4）隧洞水压变形法（封闭硐室法）； （5）钻孔变形测试法； （6）径向液压枕法或双筒法； （7）钢索锚固加荷法； （8）三轴压缩试验； 动力法： •地震试验； •声波试验； •超声波试验。
承压板法又分为刚性承压板法和柔性承压板法，我国 多采用刚性承压板法。该方法的优点是简便、直观，能 较好地模拟建筑物基础的受力状态和变形特征。除常规 的承压板法外，还有一种承压板下中心孔变形测试的方 法，即在承压板下试验体中心打一测量孔，采用多点位 移计测定岩体不同深度处的变形值。此外，国际岩石力 学学会测试委员会还推荐了一种现场孔底承压板法变形 试验。
(1 2 ) p d
4W0 (We )
式中： E0——岩体的变形模量（Ee——岩体的弹性模量）； W0——岩体的总变形；（We——岩体的弹性变形） p——承压板上单位面积压力； μ——岩体的泊松比； d——承压板的直径。
岩土工程原位测试
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
二、土体原位测试
3、静力触探试验成果整理
对原始数据进行检查与校正，如深度和零飘校正。按照《静 力触探技术规则》TBJ37-93进行。 计算比贯入阻力ps、锥尖阻力qc、侧壁摩擦力fs、摩阻比Fr及 空隙水压力U。
二、土体原位测试
4、静力触探试验成果应用
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
二、土体原位测试
4、静力触探试验成果应用
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
二、土体原位测试
1、圆锥动力触探试验
（2）圆锥动力触探测试要点
② 重型动力触探
试验前将触探架安装平稳，使触探保持铅直，铅直度最大偏 差不超过2%，连接杆保持平直，连接牢固。 贯入时，穿心锤自由落距（0.76±0.02）m。地面上触探杆高 度不宜过高，以免倾斜与摆动过大。
第六讲
岩土工程原位测试
提纲
一、概述
二、土体原位测试
三、岩体原位测试
中 国 地 质 大 学 环 境 学 院 School of Environmental Studies-CUG
一、概述
（一）原位测试的必要性
为了取得工程设计所需要的反映地基岩土体物理、力学、水理 性质指标，以及含水层参数等定量指标。
（1）某一级压力沉降量大于前一级压力沉降量2倍。 （2）lgP-lgS或P-△S/ △P曲线拐点。
原位试验的方法和目的
原位试验的方法和目的
原位试验是直接在岩土体原来所处的位置上或基本上在原位状态和应力条件下对岩土性质进行的测试。
这种方法能够最大程度地保持岩土体的天然结构和应力环境，对岩土体本身的扰动很小，使得测出的岩土体力学参数更直观、准确。
原位试验的常用方法有平板载荷试验、旁压试验、十字板试验、大型直剪试验、压水和注水试验等。
其中，确定岩体变形模量最常用的原位试验是平板载荷试验。
这类试验经常通过测量承载板的位移量来计算变形模量，但可能造成结果不够准确，其原因有承载板的偏斜、板与岩体之间空隙的闭合及承载板下面卸荷裂隙与爆破所形成裂隙的闭合。
因此，应尽可能用埋于岩体中的多点应变计来量测变形量。
原位试验的目的是获取岩土体工程特性的参数，如地应力、变形特性（模量）、抗剪强度以及软弱夹层或结构面的残余应力等。
此外，当室内试验条件与工程实际相差较大，或整体基础的原位真型试验比较简单，或基础的受力状态比较复杂且计算不准确时，也需要进行原位试验。
总的来说，原位试验在地质工程、岩土工程等领域中具有重要的应用价值，能够为工程设计和施工提供可靠的地质参数和技术支持。
岩土工程勘察课件5岩体原位测试
某城市地铁隧道施工监测
总结词：实时监测
详细描述：在某城市地铁隧道施工过程中，通过岩体原位测试技术对周边岩体的位移、应力等进行了 实时监测，及时发现并处理了潜在的安全隐患，确保了施工安全。
Part
05
结论与展望
岩体原位测试的重要性和局限性
重要性
岩体原位测试是岩土工程勘察的重要手段，能够提供岩体的 物理性质、力学性质和工程地质特征等重要参数，为工程设 计和施工提供可靠依据。
岩土工程勘察课件5 岩体原位测试
• 岩体原位测试概述 • 岩体原位测试技术 • 岩体原位测试应用 • 岩体原位测试案例分析 • 结论与展望
目录
Part
01
岩体原位测试概述
定义与目的
定义
岩体原位测试
目的
评估岩体的物理性质、力学性质 和工程性能，为工程设计和施工 提供依据。
评估地下工程施工对周围环境的影响
通过岩体原位测试，可以了解地下工程施工对周围岩土体的影响范围和程度，为 施工方案制定和环境评价提供依据。
岩土工程治理
确定治理方案和措施
通过岩体原位测试，可以了解岩土体的工程地质特性和变形破坏规律，为制定 有效的治理方案和措施提供依据。
监测治理效果
通过岩体原位测试，可以监测治理工程实施后的效果，为进一步优化治理方案 和提高治理效果提供数据支持。
Part
04
岩体原位测试案例分析
某高速公路边坡稳定性评估
总结词：准确评估
详细描述：通过岩体原位测试，对某高速公路边坡的稳定性进行了准确评估，包 括岩体的物理性质、强度参数、变形特性等，为边坡支护设计提供了可靠依据。
某大型水电站坝基岩体强度测试
总结词：全面检测
详细描述：对某大型水电站坝基岩体进行了全面的岩体原位测试，包括岩体的抗压强度、抗剪强度、弹性模量等参数，确保 了大坝的安全稳定运行。
《岩土工程原位测试》课件
新能源领域：在风电、太阳能等领域，岩土工程原位测试技术为新能源基础设施 建设提供技术支持，确保工程安全可靠。
重大工程和基础设施：在桥梁、隧道、高速公路等重大工程和基础设施建设中， 岩土工程原位测试技术为工程质量和安全提供重要保障。
现场直接剪切试验
简介：现场直接剪切试验是岩土工程原位测试中的一种，用于测定土的抗剪强度参数。
原理：通过施加垂直和水平压力，使土样在剪切面上产生剪切力，从而测定土的抗剪强 度参数。
试验方法：在现场选取一定长度的土样，放置在刚性剪切盒中，施加垂直和水平压力， 使土样在剪切面上产生剪切力，记录剪切力和位移数据。
岩土工程原位测试
目录
单击此处添加文本 岩土工程原位测试的定义和目的 岩土工程原位测试的类型和原理 岩土工程原位测试的步骤和方法 岩土工程原位测试的案例分析
岩土工程原位测试的发展趋势和展望
定义和含义
岩土工程原位测 试是一种在岩土 工程场地中进行 的测试方法，用 于获取岩土体的 物理、力学性质 参数。
岩土工程原位测试能够减少工程勘察的工作量，缩短工程周期，降低工程成本。
岩土工程原位测试能够提供准确的岩土体参数，提高工程设计的准确性和可靠性，避免因参数 不准确而导致的工程事故和损失。
定义：静力触探是一种原位测试方法， 通过在岩土层中插入触探杆，施加恒 定压力，测量土层的变形和压力变化。
静力触探
应用范围：静力触探适用于各类土 层，尤其适用于软土、粘性土、粉 土等。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
原理：通过测量土层对触探杆的侧摩 阻力和土层变形，推算出土层的物理 力学性质，如承载力、压缩模量等。
岩土工程原位测试课件
注：对圆锥动力触探成果进行应用时，应注意是采用原始击数还是修正后旳击数， 若需要采用修正后旳击数，则要根据规范要求进行相应旳计算。
4 原则贯入试验
⑴、原理：利用落锤能量（落锤质量63.5kg，落距76cm）将贯入器打入土 中，根据打入旳难易程度来评价土旳物理力学性质。
⑵、设备：
⑶、计数措施： ①、将贯入器预先打入15cm，不计数； ②、然后开始统计每10cm旳击数，合计打入30cm； ③、最终将30cm旳击数累加。 一般表达为：N=5+6+5 16 ④、假如击数到达50击时，贯入深度还未到达30cm，则 可停止试验，统计50击时旳实际贯入深度，然后再 换算成30cm旳击数，即N=30*50/ΔS； ⑤、假如贯入器进入碎石土或碎块状岩石层出现反弹， 则停止试验，击数记为 “反弹”。
⑶、因为不同旳弹性波旳波速测试仪器、措施都有不同，所以应根 据不同旳测试目旳有针正确进行。
⑷、测试措施：①、跨孔法：需要2个及以上钻孔；孔内激发，孔内接受 ②、单孔法：需要1个钻孔； 地面激发，孔内接受（下孔法） 孔中激发，地面接受（上孔法） 孔中激发，孔中另一位置接受 孔中激发，孔底接受 ③、面波法：不需要钻孔；地面激发，地面接受
6 旁压试验
因为目前国内旳旁压仪多是预钻孔式旳，所以对钻孔旳要求非常高， 而市场上钻孔旳质量极难到达要求，所以使得旁波速测试
⑴、波速测试就是测定各类弹性波在地基中旳传播速度。
体波 ⑵、弹性波
面波
纵波（压缩波、P波） 横波（剪切波、S波）
瑞利波（R波） 勒夫波（L波）
所以，因为多种规范旳意见不统一，所以勘察报告首先提供未经 修正旳实测值，这是基本数据。然后在应用时，根据本地积累资料时 旳详细情况，拟定是否修正和怎样修正。
第五章 岩体的原位测试
②通过安放在测表支架上的磁性表座或万能表架在承 压板及其以外石呵对弥部位上安装测表(百分表)。测表 安装时应注意：(a)测表表腿与承压板或岩面标点垂直且 俯镣自如，避免被夹过紧或松动；(b)采用大量程测表时， 应调整好初始读数，尽量避免或域少在斌验过程中凋表， c)测表应安在适当位置，便于读数和调表；(磁性表架的 悬臂杆应尽量缩短，以保证表架有足够的刚度。 5.1.2.4 试验要求 1、试验一般在平硐中进行（承压板法、环形加压 法），狭缝法可在地面进行。 2、试验最大荷载Pmax<P0（比例极限）， Pmax=1.2P， P为建筑物基础底面设计压力。 3、试验荷载分级， Pi =(0.1-0.2)Pmax，等分取整。 4、加卸荷方法与工程荷载作用于工程岩体的方式一 致。
与承压板法相比较，钻孔变形法的优点是： ①对岩体扰动小。
②可以在地下水位以下和较深的部位进行。
③试验方向基本不受限制，且试验压力可以达
到很大。
④在一次试验中可以同时量测几个不同方向的
变形，便于研究岩体的各向异性。其主要缺点是
试验涉及的岩体体积较小。该方法较适合于软岩 或半坚硬岩体。
岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定
岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。 静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁 或钻孔壁面上施加一定的荷载，并测定其变形； 然后绘制出压力-变形曲线，计算岩体的变形参数。 据其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝 法、钻孔变形法及水压法等。 动力法是用人工方法对岩体发射或激发弹性 波，并测定弹性波在岩体中的传播速度，然后通 过一定的关系式求岩体的变形参数。据弹性波的 激发方式不同，又分为声波法和地震法。
性计算不可缺少的参数，目前主要依据现场岩体力
学试验求得。特别是在一些大型工程的详勘阶段， 大型岩体力学试验占有很重要的地位，是主要的勘 察手段。 原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴
岩体变形的原位测试
（2）加压 ① 将确定的最大压力分为5-10级并分级施加压力；加压方式一般
采用逐级一次循环加压法，必要时可采用逐级多次循环法。
② 加压后立即读数一次，此后每隔10min读一次数，直到变形稳
定后卸压；卸压过程中的读数要求与加压相同；在加卸压过 程中，压力下的变形也应测读一次；板外测点可在板上测表 读数达到稳定后一次性读数。 ③ 变形稳定标准，当所有承压板上测表相邻两次读数之差△W0 与同级压力下第一次读数与前一级压力下最后一次变形读数 差W0之比，即△W0/ W0，比值小于5%时，认为变形已稳定。 ④ 某级压力加完后卸压，卸压时应注意除最后一级压力卸至零 外，其他各级压力均应保留接触压力(0.1～0.05MPa)，以保证 安全操作，避免传力柱倾倒及顶板坍塌。
⑤稳压装置。
(2)传力系统 ① 刚性承压板，金属质，应具有足够的刚度，厚度3cm，面积
约2 000～2 500cm2。
② 钢垫板若干块，面积等于或略小于承压板，厚度2～3cm。 ③ 传力柱，应有足够的刚度和强度，其长度视试硐尺寸而定。 ④ 钢质楔形垫板若干块。
(3)量测系统
① 测量支架，两根具有足够刚度和满足边界条件要求长度的钢
• 承压板的荷载面积与岩石的弹模相关关系是比较复杂的。
据日本研究的结果认为：当基岩裂隙间距小于10cm时，采 用直径为80cm的柔性承压板与直径30cm的刚性承压板在
同一基岩部位测试，其结果两者相当一致。
压板的刚度对试验的结果影响较大。承压板的刚度是相对岩体而 言的，判断压板是刚性还是柔性，可用下式：
岩体变形的原位测试
主讲人：王伟 wwwiem@ 勘查技术与工程教研室
第一节 概述
岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施加外
岩体原位测试
(2)试件编号、层位、尺寸及制备方法等。
(3)试段开挖方法及出现的岩体变形破坏等情况。
(4)岩石类型、结构构造及主要矿物成分和风化程度。
(5)地下水情况。
(6)岩体结构面类型、产状、性质、隙宽、延伸性、密度及充填物性质等情 况。
(7)地质描述应提交的图件包括；试段地质素描图、裂隙统计图表及相应的 照片，试段地质纵横剖面图，试件地质素描图等。
②加压后立即读数一次，此后每隔10min读一次数，直到变形稳定后卸压； 卸压过程中的读数要求与加压同；在加卸压过程中，过程压力下的变形也应测 读一次；板外测点可在板上测表读数达到稳定后一次性读数。
③变形稳定标准，当所有承压板上测表相邻两次读数之差与同级压力下第一 次读数与前一级压力下最后一次读数差的比值<5％时，可认为变形达到了稳定。
据弹性波的激发方式不同，又分为声波法和地震法。
第2节 岩体变形试验
一、 承压板法
1、基本原理 刚性承压板法是通过刚性承压板(其弹性横量大于岩体一个数量级以上)对
半无限空间岩体表面施加压力并量测各级压力下岩体的变形；按弹性理论公式 计算岩体变形参数的方法。该方法视岩体为均质、连续、各向同性的半无限弹 性体；根据布辛湟斯克公式，刚性承压板下各点的垂直变形(W)可表示为：
2、试件制备与描述 应根据工程需要和工程地质条件选择代表性试验地段和试验点位置，在
预定的试验点部位制备试件，具体要求如下： (1)试段开挖时，应尽可能减少对岩体的扰动和破坏。 (2)试件受压方向应与建筑物基础的实际受力方向一致。
(3)试件的边界条件应满足下列要求：
①承压板边缘至硐侧壁的距离应大于承压板直径的1.5倍； ②至硐口或掌子面的距离应大于承压板直径的2倍； ③至临空面的距离应大于承压板直径的6倍； ④两试件边缘间的距离应大于承压板直径的3倍； ⑤试件表面以下3倍承压板直径深度范围内的岩性宜相同。 (4)试件范围内受扰动的岩体应清除干净并凿平整；岩面起伏差不宜大于承 压板直径的1％，承压板以外，试验影响范围以内的岩面也应大致平整，无松动 岩块和碎石。 (5)试件面积应略大于承压板，其中加压面积不宜小于2 500cm2。 (6)试验反力装置部位应能承受足够的反力，在大约30×30cm2范围内大致平 整，以便浇注混凝土或安装反力装置。 3、仪器设备及安装调试 包括如下内容： (1)试硐编号、位置、硐底高程、方位、硐深、断面形状及尺寸、开挖方式 及日期等。
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2.3 狭缝法
狭缝法又称狭缝扁千斤顶法，是在选定的岩体表面 刻槽，然后在槽内安装扁千斤顶（压力枕）进行试验 （图4）。试验时，利用油泵和千斤顶对槽壁岩体分级 施加法向压力，同时利用百分表测记相应压力下的变 形值WR。岩体的变形模量Em(MPa) 按下式计算：
Em pl (1 m )(tan1 tan2 ) (1 m )(sin 21 sin 2 2 ) 2WR
2 pD(1 m )ω pD(1 m )ω Eme Em We W 式中：p：承压板上单位面积压力, MPa；D：承压
2
板的直径或边长，cm； W、 We ：分别为相应于p下 的岩体总变形和弹性变形，cm；ω：与承压板形状、 刚度有关的系数。对于圆形板ω=0.785；对于方形 板ω=0.886；μm为岩体的泊松比。
岩体的原位测试
内容
1 概述 2 岩体变形实验
2.1 承压板实验
2.2 钻孔变形法
2.3 狭缝法
3 岩体强度实验
3.1 直剪试验 3.2 三轴试验
1 概述
岩体原位测试是在现场制备试件模拟工程作用对岩体施 加外荷载，进而求取岩体力学参数的试验方法，是岩土工程 勘察的重要手段之一。岩体原位测试的最大优点是对岩体扰 动小，尽可能地保持了岩体的天然结构和环境状态，使测出 的岩体力学参数直观、准确；其缺点是试验设备笨重、操作 复杂、工期长、费用高。另外，原位测试的试件与工程岩体 相比，其尺寸还是小得多，所测参数也只能代表一定范围内 的岩体力学性质。因此，要取得整个工程岩体的力学参数， 必须有一定数量试件的试验数据用统计方法求得。
图3 钻孔变形试验装置示意图
与承压板法相比较，钻孔变形法的优点是：
①对岩体扰动小。 ②可以在地下水位以下和较深的部位进行。 ③试验方向基本不受限制，且试验压力可以达到很大。 ④在一次试验中可以同时量测几个不同方向的变形，便于 研究岩体的各向异性。 其主要缺点是试验涉及的岩体体积较小。该方法较适 合于软岩或半坚硬岩体。
图1 承压板变形试验装置示意图
2.1 承压板法
试验时，先将预定的最大荷载分为若干级，采用逐级一次 循环法加压。在加压过程中，同时测记各级压力（p）下的岩 体变形值（ W），绘制p-W曲线（图2）。通过某级压力下的 变形值，用如下的布西涅斯克公式计算岩体的变形模量 Em (MPa)和弹性模量Eme (MPa):
侧视图
俯视图
岩体三轴试验仪器设备安装示意图
中国地质大学岩体力学网络课程பைடு நூலகம்试验测试
/rock/
2 岩体变形测试
岩体变形参数测试方法有静力法和动力法两种。 静力法的基本原理是：在选定的岩体表面、槽壁 或钻孔壁面上施加一定的荷载，并测定其变形；然 后绘制出压力-变形曲线，计算岩体的变形参数。据 其方法不同，静力法又可分为承压板法、狭缝法、 钻孔变形法及水压法等。
2.1 承压板法
承压板法又分为刚性承压板法和 柔性承压板法。刚性承压板法试验 通常是在平巷中进行，其装置如图 1 所示。先在选择好的具有代表性 的岩面上清楚浮石，平整岩面。然 后依次装上承压板、千斤顶、传立 柱和变形量表。将洞顶作为反力装 置，通过油压千斤顶对岩面施加荷 载，并用百分表测试岩体变形值。
式中，p为作用于刻槽壁 上的压力，Mpa；WR为测量 点A1、A2的相对位移，cm； WR=△y2-△y1, △y2、△y1 为 A1、A2 的绝对值位移，cm。
图4 相对变形计算示意图 图5狭缝法式验示意图
3 岩体强度试验
岩体的强度参数是工程岩体破坏机理分析及稳定性计算 不可缺少的参数，目前主要依据现场岩体力学试验求得。 特别是在一些大型工程的详勘阶段，大型岩体力学试验占 有很重要的地位，是主要的勘察手段。 原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试 验等。由于原位岩体试验考虑了岩体结构及其结构面的影 响，因此其试验成果较室内岩块试验更符合实际。
图2 岩体p-W曲线
2.2 钻孔变形法
钻孔变形法是利用钻孔膨胀计等设备，通过水泵对一定长度的钻孔壁 施加均匀的径向载荷(图3)，同时测记各级压力下的径向变形U。利用厚壁 筒理论可推导出岩体的变形模量Em(MPa)与U的关系为：
dp(1 m ) Em U
式中：d—钻孔直径(cm)； p—压力(MPa)； 其余符号意义同前。
1—砂浆顶板； 2 —钢板； 3 —传力柱； 4 —压力表； 5 —液压千斤顶； 6—滚轴排； 7 —混凝土后座； 8 —斜垫板； 9 —钢筋混凝土保护罩
岩体本身抗剪强度试验安装示意图
抗剪强度试验实物图
3.2 三轴试验
基本原理
原位岩体三轴试验一般是在平硐中进行的，即在平硐中 加工试件，并施加三向压力，然后根据莫尔理论求岩体的 抗压强度及E0、μ等参数。试验又分为等围压(σ1＞σ2=σ3)三 轴试验和真三轴(σ1＞σ2＞σ3)试验两种，可根据实际情况选 用。
3.1 直剪试验
该方法是在平巷中制备试件，并以两个千斤顶分别在 垂直和水平方向施加外力而进行试验。试验时，先施加垂 直荷载，待其变形稳定后，再逐级施加水平建立直至试件 劈坏。 通过试验可获取如下资料：①岩体剪应力(τ)-剪位移(u) 曲线及法向应力(σ) –法向变形(W)曲线。②剪切强度曲线 及岩体剪切强度参数Cm、φm值。