钻孔变形法测试岩体变形参数
岩体力学-第8章岩体的力学性质--贺虎
2
σ3=0
1m
3
2(C j 3tg j ) (1 tg jctg )sin 2
当β＝45°＋φj／2时，岩体强度取得最低值
1 3 min
2(C j 3tg j ) 1 tg 2 j tg j
耶格（Jaeger）单结构面理论
含多组结构面，且假定各组结构面具有相同的性质时，可分步运用单结构面 理论确定岩体强度包线及岩体强度。
二、岩体变形参数估算
一是在现场地质调查的基础上，建立适当的岩体地质力学模型 ，利用室内小试件试验资料来估算。
二是在岩体质量评价和大量试验资料的基础上，建立岩体分类 指标与变形参数之间的经验关系，并用于变形参数估算。
1、层状岩体变形参数估算
层状岩体的地质力学模型 假设各岩层厚度相等为S，且性质
D—圆(方)板直径(边长)。
定，裂隙越不均匀则要求面积 越大，一般0.25~1.00m2。
ω是与承压板形状与刚度有关的系数。
对于圆形板ω＝0.785；对于方形板ω＝0.886
2、钻孔变形法
优点：①对岩体扰动小；②可以在 地下水位以下和相当深的部位进行；
Hale Waihona Puke Emdp(1 Um )
③试验方向基本上不受限制，而且
第六章 岩体的力学性质
§6.1 岩体的变形性质 §6.2 岩体的强度性质 §6.3 岩体的动力学性质 §6.4 岩体的水力学性质
§6.1 岩体的变形性质
•在受力条件改变时岩体的变形是岩块变形和结构变形的总和， 而结构变形通常包括结构面闭合、充填物的压密及结构体转动和 滑动等变形。从岩体的定义：岩块+结构面=>岩体 •岩体变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形 •在一般情况下，岩体的结构变形起着控制作用。
《岩体力学》第六章岩体的力学性质
图6.1 岩体的压力--变形曲线第六章 岩体的力学性质岩体的力学性质包括岩体的变形性质、强度性质、动力学性质和水力学性质等方面。
岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性、非连续、各向异性和非弹性。
岩体的力学性质取决于两个方面： 1）受力条件；2）岩体的地质特征及其赋存环境条件。
其中地质特征包括岩石材料性质、结构面的发育情况及性质（影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因）；赋存环境条件包括天然应力和地下水。
第一节 岩体的变形性质一、 岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量。
按静力法得到静E ，动力法得到动E 。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧法波地震声波法动力法轴压缩试验法双单水压洞室法钻孔变形法扁千斤顶法狭缝法承压板法静力法按原理和方法分原位岩体变形试验)()()( )(1．承压板法刚性承压板法和柔性承压板法 各级压力P －W （岩体变形值）曲线 按布西涅斯克公式计算岩体的变形模量E m （Mpa ）和弹性模量E me （Mpa ）。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=e m mem m W W PD E W W PD E )1()1(22μμ式中：P —承压板单位面积上的压力（Mpa ）； D —承压板的直径或边长（cm ）；W，W e—为相应P下的总变形和弹性变形；ω—与承压板形状、刚度有关系数，圆形板ω=0.785，方形板ω=0.886。
μm—岩体的泊松比。
★定义：岩体变形模量（E m）：岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值。
岩体弹性模量（E me）：岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值。
图6.2 钻孔变形试验装置示意图②可以在地下水位以下笔图6.3 狭缝法试验装置如图6.3所示。
二、岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵，周期长，一般只在重要的或大型工程中进行，因此，岩体变形参数的很多情况下必须进行估算。
两种方法：① 现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算； ② 岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算。
岩体变形试验
岩体变形试验3. 1承压板法试验3. 1. 1承压板法试验应按承压板性质，可采用刚性承压板或柔性承圧板。
各类岩体均可釆用刚性承圧板法试验，完整和较完整岩体也可采用柔性承压板法试验。
3. 1. 2试验地段开挖时，应减少对岩体的扰动和破坏。
3. 1. 3在岩体的预定部位加工试点，应符合下列要求：1试点受力方向宜与工程岩体实际受力方向一致。
各向异性的岩体，也可按耍求的受力方向制备试点。
2加工的试点面积应大于承压板，承圧板的直径或边长不宜小于30cm。
3试点表层受扰动的岩体宜清除干净。
试点表而应修凿平整，表面起伏差不宜大于承压板直径或边长的l%o4承压板外1. 5倍承圧板直径范围以内的岩体表面应平整，应无松动岩块和石確。
3. 1. 4试点的边界条件应符合下列要求：1试点中心至试验洞侧壁或顶底板的距离，应大于承压板直径或边长的2. 0倍；试点中心至洞口或掌子面的距离，应大『•承圧板直径或边长的2. 5倍；试点中心至临空面的距离, 应大于承圧板直径或边长的6. 0倍。
2两试点中心之间的距离，应大于承圧板直径或边长的4. 0倍。
3试点表面以下3. 0倍承圧板直径或边长深度范围内的岩体性质宜相同。
3. 1. 5试点的反力部位岩体应能承受足够的反力，表面应凿平。
3. 1. 6柔性承压板中心孔法应采用钻孔轴向位移计进行深部岩体变形量测的试点，应在试点中心垂直试点表面钻孔并取心，钻孔应符台钻孔轴向位移计对钻孔的要求，孔深不应小于承压板直径的6. 0倍。
孔内残留岩心与石磴应打捞干净，孔壁应清洗，孔口应保护。
3. 1. 7试点可在天然状态下试验，也可在人工泡水条件下试验。
3. 1. 8试点地质描述应包括下列内容：1试段开挖和试点制备的方法以及出现的情况。
2岩石名称、结构及主要矿物成分。
3岩体结构面的类型、产状、宽度、延伸性、密度、充填物性质，以及与受力方向的关系等。
4试段岩体风化状态及地下水情况。
5试验段地质展示图、试验段地质纵横削面图、试点地质素描图和试点中心钻孔柱状图。
钻孔内测试岩体工程力学参数方法
2012年09月23日
16
美国爱荷华州立大学所进行边坡软岩钻孔剪切试验结果
8 ( ' = 9 o, c' =3.97 MPa) (RBST) o BH8, 11.43m, S.W.Sh ( ' =19 , c' =0.55 MPa) (RBST) o BH9, 8.90m, S.W.Sh ( ' =27 , c' =0.086 MPa) (BST-H) BH7, 7.80m, S.W.Sh 6
正应力 剪应力 （MPa） （MPa） 3.5 3.1 9.5 8.5 12.5 10.6 6.5 5.4 3.5 3.0 6.5 5.1 9.5 5.8 12.5 6.1 12.5 7.8 3.5 3.0 6.5 4.7 9.5 5.8 12.5 8.0
试验组 第一组试验 钻孔编号： RBX-7
f
2012年09月23日
17
美国爱荷华州立大学所进行的软弱岩体钻孔剪切试验结果
2012年09月23日
18
试验步骤
放臵剪切头到孔内指定深度； 剪切头和入孔连杆及油管重量的测试； 施加座压； 施加法向力，然后施加剪应力； 回缩剪切板，提升剪切头； 重新开始下一轮试验。
向家坝水电站坝基岩体钻孔剪切试验应用
钻孔内岩体工程力学参数原 位测试
贾志欣 2012年09月23日
主要内容
前言 钻孔力学试验技术的发展 新型岩体钻孔测试设备的开发研制 结论
2012年09月23日
2
主要内容
前言 钻孔力学试验技术的发展 新型岩体钻孔测试设备的开发研制 结论
2012年09月23日
3
前言
岩体变形特征参数
岩体变形特征参数
岩体(见岩石和岩体)在外力作用下体积和形状的变化。
它是岩体力学的研究对象。
岩体变形受岩性、岩体结构、环境(围压、孔隙水压力)、应力作用时间等因素的影响。
岩体力学研究的岩体变形是，工程活动如岩体开挖或表面加载条件下的变形。
岩体变形和岩石变形既有联系，又有区别。
岩体变形特征参数一是由原位岩体变形实验法(静力法:承压板法钻孔变形法狭缝法水压洞室法单(双)轴压缩试验法动力法:声波法地震波法)等确定的岩体变形模量Em和弹性变形模量Eme参数.二是由岩体变形参数估算(1)在现场地质调查的基础上,建立适当的岩体地质力学模型利用岩块的资料估算岩体的(2)在岩体质量评价和大量实验资料的基础上,建立分类指标与岩体变形参数之间的关系,并用于岩体变形参数的估算.利用此方法可以确定出表征层状岩体变形性质的5个参数:Emn μnt Emt μtn Gmt
岩体的变形通常包括结构面变形和结构体变形两个部分。
一般建筑物的荷载远达不到岩体的极限强度值，因此，设计人员所关心的主要是岩体的变形特性。
岩体变形参数是由变形模量或弹性模量来反映的。
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述岩体工程力学参数的测试是岩石工程领域中的重要工作，传统的测试方法存在一些局限性，如测试过程中可能会破坏岩体结构，导致测试结果不够准确。
针对这些问题，本文介绍了一种新的岩体工程力学参数测试方法，即钻孔原位测试方法。
该方法通过在岩体内部进行原位测试，不仅可以避免对岩体结构的破坏，还可以获得更准确的测试结果。
本文将详细介绍这一新方法的原理及其应用，并探讨其在岩体工程中的潜在优势和可能存在的局限性，最后展望了该方法的未来发展方向。
通过本文的介绍，读者将能够更全面地了解岩体工程力学参数测试的新方法，并认识到其在岩石工程领域中的重要意义和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的结构安排和各个部分内容的简要描述。
具体可写为：文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和意义，以及新方法的应用前景。
正文部分将介绍传统岩体工程力学参数测试方法和新方法的原理及优势，并探讨新方法在岩体工程中的实际应用情况。
结论部分将总结新方法的优势和可能存在的局限性，以及展望未来可能的研究方向和应用前景。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的研究内容和逻辑结构。
1.3 目的：本文的目的在于介绍一种新的岩体工程力学参数钻孔原位测试方法，通过对该方法的介绍和分析，探讨其在岩体工程中的应用前景和优势。
同时，也对可能存在的局限性进行了探讨，为该方法的进一步改进和完善提供参考。
最终目的是为了推动岩体工程领域的技术创新和发展，提高岩体工程力学参数测试的准确性和可靠性，为工程实践提供更科学、更可靠的技术支持。
2.正文2.1 传统岩体工程力学参数测试方法岩体工程力学参数的测试一直是岩土工程领域中的重要研究内容，传统的岩体工程力学参数测试方法主要包括室内试验和野外测试两种。
室内试验主要包括岩石样品的采集、制备和力学性能测试。
采集岩石样品后，需要经过标准化的制备工艺，制作成符合标准要求的试样，然后进行拉伸、压缩、剪切等力学性能测试，从而得到岩石的强度、变形模量、泊松比等力学参数。
岩体原位测试
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。
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
岩体现场弹性模量钻孔测定法
2.将12个扁园形活塞改为5个园形活塞,它 们全 部位于承压块区段内,从而避免了纵向弯曲影响。 外边的两个活塞加低压回路兼作回程活塞,缩短了 仪器的总长,但加压区长度L与直径D之比仍大于古 德曼千斤顶的L/D值。 3.两个位移传感器安装在中部,接近于最大位移部 位, 即使承压块有纵向弯曲也不会对测量结果产 生影响。
Meyer和Mcvey 1974年用E=68.95GPa,υ=0.332的铝块对古 德曼千斤顶做了标定试验,实测结果Ecalc=23.79GPa,两者 相差三倍。1976年Heuze和Salem通过三维分析计算，证实 这一差异是由承压板的弯曲引起的。同年,Hustrulid重新 计算发现Goodman在1968年的一篇论文中k(υ)的计算是错 误的,正确值应为T*,他同时还计算了T*与真实接触角的关 系,Mcvey试验中的真实接触角β可能是3.5°-8.5°(当应 力为6.9-62.1MPa时)。1981年Shuri详细研究了接触问题。 他提供的图表表明,如果要求在28MPa的压力时达到全接触, 对于E=13.79GPa的岩石,钻孔直径应为75.895－76.708mm, 而当E=68.95GPa时,则钻孔直径应为75.895一76.327mm,可 见对钻孔的要求是相当高的。1982年Swolfs用铝、镁、铜 三种金属块做了标定试验,进一步证实了上述问题的存在。
核岛直径约为40m,设计要求了解3倍直径以内即 深120m内岩体的上述力学参数。开挖勘探洞并进行 现场岩石力学试验是不允许的。1984年,法国 MECASOL土力学咨询公司在确定我国一核核岛地 基杨氏模量时,通过多项室内和现场试验综合确定这 一参数。室内试验包括:无侧限压缩试验,以确定岩 块抗压强度、静弹性模量及泊松比;动三轴试验确定 岩块动弹性模量,声波波速测试,并计算弹性模量和 泊松比。现场试验包括钻孔弹模(Goodman Jack )试 验,声波测井,人工爆破地震法试验。全部测试结果 由图2表示,荷载或振源频率用对数坐标。最终选用 杨氏模量时只根据Goodman Jack及地震法跨孔试验 结果,用内插法确定。
岩体的变形性质
岩体的力学性质包括岩体的变形性质,强度性质,动力学性质和水力学性质等方面.岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性,非连续,各向异性和非弹性.岩体的力学性质取决于两个方面:1)受力条件;2)岩体的地质特征及其赋存环境条件.其中地质特征包括岩石材料性质,结构面的发育情况及性质(影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因);赋存环境条件包括天然应力和地下水.第一节岩体的变形性质一, 岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量.按静力法得到,动力法得到.1.承压板法刚性承压板法和柔性承压板法各级压力P-W(岩体变形值)曲线按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).式中:P—承压板单位面积上的压力(Mpa);D—承压板的直径或边长(cm);W,We—为相应P下的总变形和弹性变形;ω—与承压板形状,刚度有关系数,圆形板ω=0.785,方形板ω=0.886.μm—岩体的泊松比.★定义:岩体变形模量(Em):岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值.岩体弹性模量(Eme):岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值.2.钻孔变形法钻孔膨胀计利用厚壁筒理论(弹性力学)得:式中:d为钻孔孔隙(cm);P为计算压力(Mpa);u为法向变形(cm).与承压板比较其优点:①对岩体扰动小;②可以在地下水位以下笔相当深的部位进行;③试验方向不受限制;④可以测出几个方向的变形,便于研究岩体的各向异性.缺点:涉及岩体体积小,代表性受局限.3.狭缝法(狭缝扁千斤顶法)水平的,也可以是垂直的.如图6.3所示.二,岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵,周期长,一般只在重要的或大型工程中进行,因此,岩体变形参数的很多情况下必须进行估算.两种方法:①现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算;②岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算.1.层状岩体变形参数估算E,μ,G为岩块参数,Kn,Ks为层面变形参数.1)法向应力σn作用下,如图6.4所示沿n方向加荷:岩体总变形:沿t方向加荷:岩体的变形主要是岩块引起的2)剪应力作用下岩体剪切变形Δuj=层面滑动变形Δu + 岩块的剪切变形Δur注:以上是假定岩块和结构面的变形参数及各岩层厚度均为常数的情况下推导出来的. 2.裂隙岩体变形参数的估算1)比尼卫斯基(Bieniawski,1978)(南非)Em =2RMR-100 (RMR>55)Em变形模量,RMR分类指标值.RMR =9lgQ+44, (巴顿岩体质量分类)Serafim和Pereira(1983)(RMR≤55)2)挪威的Bhasin和Barton等(1993)岩体分类指标Q值—岩体质量分级(巴顿)三,岩体变形曲线类型及其特征(岩体中存在结构面,与岩块的峰值前的变形曲线区分开来) 1.法向变形曲线1)直线型,如图6.5a所示→弹性岩体dp/dw =k(岩体的刚度)2)上凹型,如图6.5b所示→弹塑性岩体>0, 值p↑而↑,层状及节理岩体属于此种类型.3)下凹型(上凸型),如图6.5c所示→塑弹性岩体随p↑而↓,结构面发育且泥质充填的岩体或粘土岩,风化岩属于此种类型.4)复合型→塑-弹-塑性岩体呈阶梯或"S"型,如图6.5d所示.结构面发育不均或岩性不均匀的岩体多属于此种类型.2.剪切变形曲线比较复杂根据τ-u曲线的形状,残余强度(τr)与峰值强度(τp)的比值,可分为3类,如图6.6所示:1)峰前斜率小,破坏位移大,2～10mm;峰后位移↑,强度降低或不变,如图6.6a所示.沿软弱结构面剪切时的情况.2)峰前斜率较大,峰值强度较高,有较明显应力降,如图6.6b所示.沿粗糙结构面,软弱岩体及风化岩体剪切时的情况.3)峰前斜率大,有较清晰的线性段和非线性段,峰值强度大,破坏位移小,1mm左右,残余强度(τr)较低,如图6.6c所示.剪断坚硬岩体时的情况.四,影响岩体变形性质的因素岩体的岩性,结构面的发育特征,荷载条件,试件尺寸,试验方法和温度等等.结构面的影响(结构面效应):方位:导致岩体变形的各向异性,变形模量Em的各向异性;密度:ρ↑,变形增大,Em↓;充填特征;组合关系.第二节岩体的强度性质岩体强度:指岩体抵抗外力破坏的能力.包括抗压强度,抗拉强度和抗剪强度.一,岩体的剪切强度定义:岩体内任一方向剪切面,在法向应力作用下所能抵抗的最大剪应力.包括:抗剪断强度(σn≠0,预定剪切面)抗剪强度与岩块类似(σn≠0,沿已有破裂面)抗切强度(σn=0的抗剪断强度)1.原位剪切试验及其强度参数(C,φ)确定双千斤顶法直剪试验(在平巷中进行),如图6.7所示.一般来说,岩体中的φm与岩块的φ较接近;而岩体的Cm大大低于岩块的C.这说明结构面的存在主要降低了岩体的连结能力,进而降低其内聚力.为使剪切面上不产生力矩效应,合力通过剪切面中心O,使其接近于纯剪破坏;另一千斤顶倾斜布置,α=15°,每组试件应有5个以上.剪断面上:F为试件受剪截面积2.剪切强度特征岩体的剪切强度主要受结构面,应力状态,岩块性质,风化程度及其含水状态等因素的影响.1)高应力条件时,岩体的剪切强度较接近于岩块强度;低应力条件下,岩体的剪切强度主要受结构面发育特征及其组合关系的控制.2)工程荷载一般小于10Mpa(低应力),故与工程活动有关的岩体破坏,基本上受结构面的控制.3)岩体的剪切强度不是单一值,而是具有上限(Upper limit & bound)和下限(Lower limit & bound)的值域.其强度包络线也不是单一曲线,而是有一定上限和下限的曲线族,如图6.8所示.(上限为岩体的剪断强度,下限是结构面的抗剪强度)由图6.8可知:σ较低时,τ变化范围较大,σ↑,τ变化范围变小;σ↑→σ0时,包络线为一曲线,岩体强度τ将不受结构面的影响,趋向各向同性体.二,裂隙岩体的压缩强度包括单轴抗压强度和三轴压缩强度.原位试验工期长,费用高.因此,人们就开始从理论上分析研究裂隙岩体的压缩强度.耶格(Jaeger,1960)提出单结构面理论.→"结构面的强度效应"单结构面强度效应假定岩体中发育一组结构面AB,AB面(法线方向)与最大主应力方向夹角为β如图 6.9(a)所示.由Mohr应力圆理论:……………………………………………………①结构面强度服从Coulomb-Navier准则,如图6.9(b):……………………………………….②①代入②得沿结构面AB产生剪切破坏的条件:……………………………③式中:Cj,φj为结构面的粘聚力和摩擦角.1)当β=φj或时,σ1→∞,岩体不可能沿结构面破坏,而只能产生剪断岩体破坏;2)当β∈[β1,β2]时,岩体才沿结构面破坏,如图6.9(c)所示.略结构面力学效应图给出了这两种破坏的强度包络线,如图6.9(d)所示.另外,由③可得:岩体三轴压缩强度σ1m:当σ3=0时,得岩体单轴抗压强度σmc:当时,得岩体强度的最小值:如果岩体中含有两组以上结构面时,先给出每一组结构面单独存在的强度包络线(σ1-σ3～β),取其中最小的包络线为该岩体的强度包络线,并以此确定岩体的强度.三,裂隙岩体强度的经验估算岩体强度是岩体工程设计的重要参数,而做岩体的原位试验又十分费时,费钱,难以大量进行.因此,如何利用地质资料及小试件室内试验资料,对岩体强度作出合理估算是岩石力学中重要研究课题.下面介绍两种方法:1.准岩体强度该方法的实质:用某种简单的试验指标来修正岩石(块)强度,做为岩体强度的估算值.节理,裂隙等结构面是影响岩体的主要因素.引入弹性波知识,根据弹性波在岩体和岩块中的传播情况,可判断岩体中裂隙发育程度.岩体的完整性(龟裂)系数,以K表示:式中: —岩体中弹性波纵波传播速度;—岩块中弹性波纵波传播速度.可以根据K来计算准岩体强度.1)准岩体抗压强度:σmc=Kσc2)准岩体抗拉强度:σmt=Kσt式中:σc,σt为岩石试件的抗压(拉)强度.2.Hoek-Brown经验方程Hoek-Brown(1980)用试验法导出岩块和岩体破坏时主应力间的关系:式中:σ1,σ3为破坏时的最大(小)主应力;σc为岩块的单轴抗压强度;m,S为与岩性及结构面情况有关的常数,查教材P109表6-5.上式的剪应力表达式为:式中:τ为岩体的剪切强度;σ为法向应力;A,B为常数;1)令σ3=0,则得岩体的单轴抗压强度σmc:2)令σ1=0,则得岩体的单轴抗拉强度σmt:适用条件:适用于受构造变动扰动改造及结构面较发育的裂隙化岩体.而对低围压下较坚硬完整的岩体,估算强度偏低→缺点和不足!除此之外,另外有Sheory,Bisw和Choubeg(1989)等人的经验方程.第三节岩体的动力学性质在动荷载作用下岩体的性质主要表现如下几个方面:弹性波的传播规律(岩体中);岩体的动力变形;岩体的强度性质.何谓波应力波呢波是指某种扰动(运动参数,状态)(如应力,变形,振动,温度,电磁场强度等)的变化在介质中的传播.应力波是应力在固体(岩体)介质中的传播.根据固体介质变形性质的不同,在固体中传播的应力波分为如下几类:①弹性波:σ—ε关系服从虎克定理的介质中传播的波.②粘弹性波:非线性弹性体中传播的波,除了弹性应力外还存在摩擦应力或粘滞应力.③塑性波:应力超过弹性极限的波.(只在振源处才能观察到,且不是所有岩体中都能产生这样的波.)④冲击波:大扰动的传播速度远大于小扰动的传播速度的介质中传播的波.一,岩体中弹性波的传播规律根据波动理论,连续,均匀,各向同性弹性介质中传播的Vp和Vs:式中:Ed—动弹性模量;μd—动泊松比;ρ—介质密度.影响岩体传播的弹性波的因素:(1)岩性:岩体愈坚硬,波速愈大;反之,愈小;(2)结构面:对弹性波传播起隔波(垂直于结构面方向)或导波(平行于结构面方向)作用,从而导致波速及波动特性的各向异性;(3)应力状态:压应力时,波速随应力增加而增加,波幅衰减少;拉应力时,波速随应力增加而降低,波幅衰增大.(4)水:岩体中含水量的增加导致弹性波波速增加;(5)温度:岩体处正温时,波速随T↑而↓;处于负温时则随T↑而↑.二,岩体中弹性波速度的测定式中:E:静弹性模量j:折减系数Ed:动弹性模量(在设计和应用上常用静弹性模量E,但它的获得费时,费事,费钱.)三,岩体的动力变形与强度参数1.动力变形参数(Ed,μd,Gd)声波测试资料求取:2.动力强度参数动态加载下的岩石强度比静态加载下的强度高→"时间效应"王思敬等的经验公式:岩体准抗压强度Rm:式中:Vmp,Vrp分别为岩体和岩块的纵波波速.第四节岩体的水力学性质岩体的水力学性质:指岩体与水共同作用所表现出来的力学性质.水对岩体的作用包括两个方面:1) 水对岩石的物理化学作用(软化系数表示, );(实际上包括软化和泥化作用)2)水与岩体相互耦合作用下的力学效应.一,单个结构面的水力特征设结构面为一平直光滑无限延伸的面,张开度e各处相等,如图6.10所示.忽略岩块的渗透性,在稳定流的情况下,各层间的剪应力τ和静水压力P之间关系:又①式中:ux为沿x方向的水流速度;η为水的动力粘滞系数(0.1Pa.s)1)边界边条件:若e很小,可忽略P在y方向上的变化,求解①得:②由②可知:水流速度在断面上呈二次抛物线分布.又式中:γ为水的运动粘滞系数(cm2/s)以上为平直光滑无充填贯通结构面导出的,但实际上岩体的结构面没有如此理想.于是,路易斯(Louis,1974)提出了修正公式:式中:K2—结构面的面连续性系数;C—结构面的相对粗糙修正系数:h为结构面的起伏差.二,裂隙岩体的水力特征1.含一组结构面岩体的渗透性能如图6.11所示,一般结构面走向方向的等效渗透系数K为:Km很小,可忽略,于是岩体的渗透系数K为:2.含多组结构面岩体的渗透性能(自阅)3.岩体渗透系数的测试1)压水试验单孔,三段,注水试验等方法,如图6.12所示为一单孔压水试验.P→P后,5～10min后测Q(L/min),岩体单位吸水量W(L/min.m.m):巴布什金公式得:2)抽水试验参见《地下水动力学》三,应力对岩体渗透性能的影响野外和室内试验研究表明:结构面中的水流通量随受的正应力↑而↓,并且随着加,卸载次数的增加,岩体的渗透能力降低(主要是结构面受力闭合的结果).许多经验公式:1)斯诺(Snow,1966):K=K0+(Knt2/s)(P0-P)K0为初始应力P0的渗透系数;Kn为结构面的法向刚度;P为法向应力.2)路易斯(Louis,1974): 其中α为系数,σ0为有效应力.3)孙广忠等(1983): (K0为附加应力=0时的渗透系数;Kn为结构面的法向刚度).由公式可知:岩体的渗透系数K是随应力的增加而降低的.并且随着岩体的埋深增大,结构面发育的密度和张开度都相应减小,故岩体的渗透性也减小.工程实例中:①如地下洞室和边坡的开挖,改变了岩体中的应力状态,原来岩体中结构面的张开度因应力释放而增大,岩体的渗透性能也增大.②水库的修建→改变结构面中的应力水平→影响岩体的渗透性能.四,渗流应力位于地下水面以下的岩体,当存在渗透水流时,就受到渗流静水压力和动水压力的作用.在多孔介质如土体中时,对介质骨架作用的Pd为体积力.当裂隙岩体中充满流动的地下水时,地下水对岩体裂隙壁施加一垂直于裂隙壁面的静水压力和平行与裂隙壁面的动水压力,动水压力为面力,即:式中:b为裂隙的隙宽.。
1.3岩体地应力测试
用孔径变形法钻一孔仅能测出垂直于孔轴 平面的次主应力，要测出岩体三维应力， 应钻3个孔，常用3孔汇交测试法。 如图1.16。为方便起见使孔1与坐标轴Z重 合，其余两个钻孔与Z的夹角分别为 δ 2 , δ 3 各钻孔底面的平面应力状态如图。每个孔 底面的主应力可按：
2 2 σ 1i + σ 2i σ 1i − σ 2i σ yi = cos 2 β i − 2 2 σ 1i − σ 2i τ xiyi = sin 2 β i 2
σ 1h = 3σ 2 h − Pb + T0
式中：T0-岩体的抗拉强度
(6-18)
即孔壁开裂在与 σ 2 h 垂直 θ = 0 的面上 孔壁开裂在与 垂直,
若岩体中有孔隙水压力Pw，（6-18）式变成：
σ 1h = 3σ 2 h − Pb + T0 − Pw
(6-19)
由图6-11知水泵重新加压使裂缝重新开裂的压 力Pb0，则上式变成： (6-20) σ 1h = 3σ 2 h − Pb 0 − Pw 19和20两式对比得： Pb –Pb0=T0
，
假设岩体中地应力的主应力为 σ 2 , σ 3 若在岩体中钻一个直径为d的孔，周边的径 向位移u为：
u = k[
σ1 + σ 2
2
+ (σ 1 − σ 2 ) cos 2θ ]
平面应力状态：k=d/E 平面应变状态：
k = (1 − µ )d / E
2
θ1 , θ 2 , θ 3 测出3个不同方向
σ xi =
σ 1i + σ 2i
+
σ 1i − σ 2i
cos 2 β i
式中 β i = α i − θ1i 与6个待求的三维 应力分量间有如下关系：
岩土工程勘察总结
岩土工程勘察总结岩土工程勘察的总结岩土工程是欧美国家于20世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。
它是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题。
它涉及到岩体与土体的利用、整治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。
岩土工程任务：按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地质资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证、评价，并提出保护措施的建议。
岩土工程勘察的分级：岩土工程勘察的等级，是由工程安全等级、场地和地基的复杂程度三项因素决定的。
工程的安全等级，是根据由于工程岩土体或结构失稳破坏，导致建筑物破坏而造成生命财产损失、社会影响及修复可能性等后果的严重性来划分的，工程安全等级划分为三级：一级，二级，三级。
场地复杂程度是由建筑抗震稳定性、不良地质现象发育情况、地质环境破坏程度和地形地貌条件四个条件衡量的，也划分为三个等级：一级，二级，三级。
地基复杂程度也划分为三级：一级地基，二级地基，三级地基。
所以岩土工程勘察也划为三级：一级，二级，三级。
为保证工程建筑物自规划设计到施工和使用全过程达到安全、经济、合用的标准，使建筑物场地、结构、规模、类型与地质环境、场地工程地质条件相互适应。
任何工程的规划设计过程必须遵照循序渐进的原则，即科学地划分为若干阶段进行。
我国实行四阶段体制：规划阶段、初步设计、技术设计、施工设计与施工。
规划阶段的任务：区域开发技术经济论证，比较选择第一期工程开发地段。
定性概略评价。
初步设计的任务：场地方案比较、选场址、定性、定量评价。
技术设计的任务：选定建筑物位置、类型、尺寸、定量评价。
施工设计与施工：施工详图、补充验证已有资料。
岩土工程勘察方法或技术手段，主要以下几种：（1）工程地质测绘（2）勘探与取样（3）原位测试与室内实验（4）现场检验与监测。
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作，一般在勘察的初期阶段进行。
04.工程岩体试验方法标准GBT50266-99(条文说明)
选择试验方法时应注意
选择岩石块体密度的试验方法时 主要应考虑试件制备的
难度和水对岩石的影响
对于粘土类岩石 将试件置于熔蜡中会引起含水率的变
化 若先烘干试件 又将产生干缩 使试件体积缩小 都会使岩石块
体密度受到影响 这是蜡封法测定粘土类岩石块体密度的最大弱
点 高分子涂料法可在常温下封闭试件 可以确保试验过程中试
两者都影响试验成果 凡试件最终破坏未贯穿整个试件截面 而
是局部脱落 应视为无效试件
本条说明同第
条的说明
直剪试验
岩石直剪试验是将同一类型的一组岩石试件 在不同的 法向荷载下进行剪切 根据库伦表达式确定岩石的抗剪强度参数 本试验采用应力控制式的平推法直剪试验 对于完整坚硬的岩 石 宜采用三轴试验
预定应力或预定压力 一般是指工程设计应力或工程设 计压力 在确定试验应力或试验压力时 还应考虑岩石或岩体的 强度 岩体的应力状态以及设备的精度或出力
控制
颗粒密度试验
岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与其体积的比值
该试验即为原比重试验
本条对试件作了以下规定
颗粒密度试验的试件采用块体密度试验后的试件破碎成
岩粉 其目的是减少岩石不均一性的影响
试件粉碎后的最大粒径 应不含闭合裂隙 国内外有关规
定中 除个别采用最大粒径不超过
外 绝大多数规定过
筛 根据实测资料 当最大粒径为 时 对试验成果影
,
中华人民共和国国家标准
工程岩体试验方法标准
条文说明
制订说明
本标准是根据国家计委计综
号文的要求 由电力
工业部负责主编 具体由电力工业部水电水利规划设计总院会同
成都勘测设计研究院 中国水利水电科学研究院 长沙矿冶研究
第4章 岩体变形试验
刚性承压板法岩体变形试验安装如下图： Hohai University
柔性承压板中心孔法试验安装如下图：
Hohai University
1.2 承压板变形试验的主要技术问题：
• 试验边界条件的规定 • 承压板尺寸的规定 • 承压板的刚度问题 • 测量系统刚度的要求 • 温度对岩体变形测试的影响
Hohai University
4.4 钻孔径向加压法试验适用范围
r
a2 r2
p
式中
r —岩体中某点的径向应力，MPa；
a —钻孔半径，cm； p —孔内径向压力，MPa； r —岩体中某点至钻孔中心距离，cm。
Hohai University
第五节 隧道径向加压法试验
5.1 试验加压段长度确定
相邻两次读数差 A% 前后相邻两级压力下的 读数差 100 %
采用A%作相对稳定分析标准时，关键 问题在于确定A%。经过分析比较多年 的经验总结，取5%是适当的，见图4-5
Hohai University
图4-5 变形稳定标准 （a）逐级一次循环法；（b）逐级多次循环法
六、加压方式
主要的加压方式有如下几种（见图4-6）
Ri ( R ) 2
R
Ri
Ri ( R ) 2
R
Ri
Hohai University
第六节 隧洞水压法岩体变形试验
6.1
抗力系数K、单位抗力系数K
、弹性模量E计
0
算公式：
K p / R
E p(1 ) • R
R
Hohai University
K0 K • R /100
2
2
时，承压板为有限刚性；当S>10时，为绝对柔性。
7 矿山测试技术 岩体变形测试
7.2
收敛位移测量
收敛位移—地下隧洞周边或结构物内部净空尺寸 的变化 收敛位移是判断围岩稳定性的比较直观和明确的 指标
7.2.1 收敛测量仪表
收敛计(Convergence Gauge )是最常用的仪器 （1）杆式收敛计 （2）带式收敛计 （3）丝式收敛计
收敛计结构和测量原理
带式收敛计(Tape Extensometer)结构 带有定位孔钢带尺、弹簧、固定销、球饺和位移计 钢带尺：用于连接两个参考点和传递位移作用 弹簧：用于保证钢带尺受到恒定的拉力，弹簧的顶拉力 大 小可通过拉力调节螺栓调整 位移计：用于测量两参点之间的相对位移 位移计类型：百分表、螺旋测微器和各种位移传感器
7.3 钻孔孔位移测量
钻孔位移测量是指沿钻孔轴线方向测量岩体 内部相对位移的测量
7.3.1 钻孔测量仪器
钻孔伸长计Borehole extensometers 钻孔伸长计
钻孔伸长计组成和工作原理
测点锚固装置 使测杆的一端与围岩牢固结合在一起，保证它们具有相同的位移 锚固方式有注浆式、涨壳式、油压式等 测杆(丝) 测杆一端锚在围岩上，另一端自由，将锚固点的位移传递至孔口 （参考点） 测读装置 测读装置的外壳固定在孔口的洞壁上，测量头顶在测杆自由端上 机械式位移计：如千分表、百分表 电测式位移计：如电阻式、电感式、振弦式、差动变压器式
测试钻孔布置
7.3.3钻孔位移计算与数据整理 钻孔位移计算与数据整理 钻孔
位移计算
由孔口测得各测点的数据，是各点与孔口之间的相对位移 孔内A点的绝对位移为uA，巷道表面(孔口)位移uF＞uA 孔口上实际测得的A点位移(相对位移)为uxA（读数）；即
uxA = uF − u A
同样，孔中B、C、D各点观测值为
5、岩体变形试验(承压板法试验、钻孔变形试验)
岩石试验岩体变形试验（承压板法试验、钻孔变形试验）岩体在遭受外力作用时发生变形是岩体的重要力学性质，测试、了解岩体变形特性，据此用以计算、校核工程岩体变形稳定，对各种工程建设都具有十分重要的意义。
目前，工程界对岩体变形性质的测试手段很多，不同国家、不同行业所采用的测试方法也不尽相同。
在我国水利、水电建设中，常采用的岩体变形试验方法有：承压板法、狭缝法、单（双）轴压缩法、径向液压枕法和水压法等。
其中，又以承压板法使用最为普遍。
（一）承压板法试验（1）承压板法是通过刚性或柔性承压板施力于半无限空间岩体表面，测量岩体变形，并按均匀、连续、各向同性的半无限弹性体表面受局部荷载的公式计算岩体变形特性指标的方法。
（2）承压板的形状，通常有圆形、环形和矩形等。
刚性承压板以采用圆形者居多；柔性承压板以环形和矩形较多。
承压板的尺寸大小，国内、外也极不统一。
在国内，面积小的仅几百平方厘米，大的达数千平方厘米。
目前，圆形刚性承压板面积 2000cm2 、2500cm2的用得较多。
（3）岩体变形试验加压方式有逐级一次循环法、逐级多次循环法、大循环法及由这些方法演变的局部有些不同的其他加压方式。
在国内加压方式也不太统一，但用得最多的是逐级一次循环法。
（4）试点加工和边界条件控制是保证试验成果真实可靠的重要环节，试点加工和边界条件控制应满足的重点要求：试点表面范围内受扰动的岩体，应清除干净并修凿平整；岩面的起伏差，不宜大于承压板直径的 1%。
试点表面应垂直预定（设计）的受力方向。
承压板外试验影响范围内的岩体表面，应大致平整、无松动岩块和石渣。
承压板的边缘至试验洞侧壁或底板的距离，应大于承压板直径的 1.5 倍；承压板的边缘至洞口或掌子面的距离，应大于承压板直径的 2.0 倍；两试点承压板边缘之间的距离，应大于承压板直径的 3.0 倍。
试点表面以下 3.0 倍承压板直径深度范围内岩体的岩性宜相同。
（5）在试点加工完成后，应对试点进行地质描述。
GB／T50266-99 工程岩体试验方法标准条文
因为岩石的吸水性能和单轴抗压强度对岩石的风化程度及岩石中
微裂隙的发育程度较为敏感 采用抗压试件使资料成果更趋完整
本条说明同第
条的说明
膨胀性试验
岩石膨胀性试验是测定天然状态下含易吸水膨胀矿物岩 石的膨胀性质 如粘土岩类岩石 其它岩石也可采用本标准 主要 包括下列内容
岩石自由膨胀率是岩石试件在浸水后产生的径向和轴向 变形分别与试件直径和高度之比 以百分数表示
条件下的三向压缩强度 据此计算岩石在三轴压缩条件下的强度
参数 本试验采用等侧压条件下的三轴压缩试验 是指适用于三
向应力状态中的特殊情况 即
在进行三轴压缩试验
的同时 应进行岩石单轴抗压强度 抗拉强度试验
侧压力值的选定 主要依据三轴试验机的性能和岩石性
质 试件采取防油措施的原因 是为了避免因油液渗入试件而影
下的含水率 其它试验要求的烘干试件 仍按试验规定的烘干标
准执行
对于含有结晶水矿物的岩石 含水率试验应降低烘干温
度 在未取得充分论证之前 对这类岩石的含水率试验 可用烘干
温度
或者用抽气干燥缸在真空压力表读数为
及
的温度范围内使之干燥
本试验采用称量控制 将试件反复烘干至称量达到恒量为
止 如果在对某些岩石作了烘干研究 取得论证后 也可改用时间
注意的主要问题作如下说明
回弹 当加压方向与地面不相垂直时 考虑安全的原因 允许保持
一小压力 这时岩体回弹是不充分的 所计算的岩体弹性模量值可
能偏大 应在记录中预以说明
柔性承压板中心孔法变形试验中 当承压板直径大于
时 由于岩体中应力传递至深部 需要一定时间过程 稳定读数时
间应适当延长 各测表应同时读取变形稳定值 应注意保护钻孔
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
钻孔变形法试验报告
实验原理：
孔号
孔深h/ m
钻孔直 加压等 时间t/ 压力读数w/ 相邻读数差 径向应变U/
径d/ 级 min
Mpa
值∆w/
mm
mm
Mpa
应力与应变曲线
钻孔变形法测试岩体 变形参数
主要内容
1 实验原理 2 实验设备及实验前准备工作 3 实验步骤及现象 4 实验数的处理 5 钻孔变形法的发展状况
前言
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 弹性波在岩体的传播速度，然后通过一定的关系式求岩体的变形参 数。根据弹性波的激发方式不同，又分为声波法和地震法。
公式：
U dp(1 )
E0
d-----钻孔直径（cm）； p-----压力（Mpa）； E0--------岩岩石石泊弹松性比（。变形）模量（Mpa）；
实验原理简图
二、实验设备及实验前准备工作
2.1 实验设备
a. 旋转式钻机一台，包括起吊设备、足够长度的钻杆及金 刚石钻头、扫孔器及花杆等。
b.水泵1～2台，离心式或往复式，最高扬程应相当于试验 最高压力水头的1.3 ～1.5倍。
d.每一循环过程中，一般卸压至初始压力。最后一次循环在卸压至 初始压力后，应进行稳定值读数，然后将压力卸至零并保持一段时 间，再移动探头。
e.试验结束后，应取出探头，对橡皮囊上的压痕进行描述，以确定 孔壁岩块掉落与开裂现象和方向。
f.试验过程中，如压力突然下降，应及时取出探头，检查橡皮囊是 否破裂，若已破裂需要更换后再进行试验。
四、数据处理
4.1 数据处理及其原则 4.1.1 原始数据处理
检查、核对原始数据去掉不合理且原因不明的数据。 在岩体的实际变形过程中，弹性变形与塑性变形是同时发生的， 不易区分出弹性变形。如果认为回弹曲线不包括塑性变形，利用回 弹曲线计算弹性模量不失为一种方法。而实际上对于裂隙节理较发 育的岩体，在低压时都会伴随有一定程度的裂隙闭合与张开。同时 径向的全变形包括了初始加压段中由于岩体裂隙的闭合造成的变形， 这部分变形在计算变形模量中要予以去除。
b.将组装后的测量探头放入孔内预定深度，经定向后立即施加 0.5Mpa的压力，探头即自行固定，读取初始读数。
c.加压。
①将最大的试验压力分为7～10级，并分级施加压力。加压方式一 般采用逐级一次循环法或大循环法（当岩体中天然应力较高时，宜 用大循环法）。 ②加压后立即读数，以后每隔3～5min读数一次，当相邻两次读数 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 之比 <5%时，可认为变形稳定，然后卸压。 ③大循环法两相邻循环的读数差与第一次循环的变形读数之比小于 5%，可认为变形稳定，可卸压，但大循环次数应不少于3次。 ④卸压后的读数要求和稳定标准与加压时相同。
钻孔柱状图
五、钻孔变形法的发展状况
岩体弹性模量是水利水电等大型工程建设中非常重要的岩 体参数，而钻孔弹模测试是获取岩体变形参数的重要方法之 一 。钻孔变形法在工程地质勘察、地基处理监测、岩体承 载力测试等领域有广泛的应用。同时，钻孔变形法还可以结 合声发射法、数字成像技术等方法，在工程测试中进行应用。
一、实验原理
钻孔变形法是通过放入岩体钻孔中的弹模仪或膨 胀计，施加径向压力于钻孔孔壁，量测孔壁在压力作 用下的变形量(U)，根据岩体压力与变形关系曲线求出 岩体的弹性模量、变形模量及各向异性参数等。
根据弹性力学理想弹塑性力学平面应变问题，该 实验可简化成厚壁圆筒模型，本试验主要测定岩体变 形参数是弹性模量E或变形模量E0、泊松比。
4.1.2 数据处理的原则
在进行数据处理时有两种方法：一种为采用压力变形曲线 低压段计算变形模量，高压段计算弹性模量；另一种方法为利 用整个加压段计算变形模量，利用整个回弹曲线计算弹性模量， 必要时可以分级计算。一般建议结合工程情况采用后一种计算 方法。必要时可按实际工程荷载考虑。
4.2 绘制应力与应变曲线
c. 压缩空气瓶或油泵、油管、电缆、主机。 d. 钻孔弹模仪或钻孔膨胀计。
钻孔弹模仪
岩石钻孔膨胀计
GY型钻孔弹模仪
2.2 实验前准备工作
2.2.1 试验孔施工
孔径须略大于膨胀计或弹模仪直径，且孔壁光滑 平直。在受压范围内，言行不应有突变或大的构造 不连续，4d范围内的岩性应相同；加压段边缘距孔 口不小于1倍加压段长，距孔底不小于0.5倍加压段长， 两试点之间不小于1倍加压段长。
2.2.2 地质描述
a.钻孔描述； b.岩石名称、构造、主要成分及风化程度； c.钻孔岩心RQD值、地下水及岩层透水性； d.岩体结构面类型、产状、性质、隙缝及充填物性质等； e.钻孔平面布置及柱状图。
三、实验步骤及现象
3.1 实验步骤及现象 a.准备工作。 ①向钻孔内注水至孔口，将扫孔器放入孔内进行扫孔，直至上 下连续三次收集不到岩块、岩粉为止。 ②按弹模仪或膨胀计使用要求，进行探头直径标定。