岩石试验的基本知识及操作流程

四、试验的操作
四、试验的操作
• 1、含水率
• （1）试验目的：测定岩石在天然状态下的含水率，间接反映岩
石中空隙的多少、岩石的致密程度等特性。
• （2）检测方法： • 烘干法：称试件烘干前质量，然后放入烘箱内，在105℃~110℃
的温度下烘24h；对于易逸出结晶水矿物的岩石烘干温度控制在 40℃±5℃下烘24h，然后将试件从烘箱中取出，放在干燥器中冷 却至室温，称烘干后试件质量。
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四、试验的操作
• 8、天然坡角试验
• （1）试验目的：用于测定砂类土在充分风干状态和水下状态的天然坡角。 • （2）试验采用圆盘提升法，适用于最大粒径小于5mm的无黏性砂类土 • （3）仪器设备：a.天然坡度仪：圆盘直径100mm,适用于粒径小于2mm的砂 • •
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四、试验的操作
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12三轴试验 必须制备4个以上性质相同的试样，在不同围压下进行试验，围压大小要与工程的实际荷 载相适应，尽可能使最大周围压力与土体最大实际荷载大致相等。一般要求2个样品的围 压必须大于自重，固结样品的围压必须有2级大于土体自重压力，最后二级压力要分别大 于自重压力50、150kPa。软弱土可采用50、100、150、200 kPa（围压以不破坏土 体为原则）。 不固结不排水（UU）试验：天然状态下的直接装样进行试验,需要抽气饱和的样品按要求 抽气饱和，再以0.5％-0.8%/min的剪切速率进行试验。施加的围压必须有2级大于自重 压力且要求土体必须剪损。试验结束后，将原始数据从采集器保存到计算机，采用数据 处理软件，以主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时以15%轴向应变所对应的主应力差 作为破坏点绘制破损应力圆，求取Cuu、Φuu。 固结不排水（CU）试验：天然状态下的直接进行固结，需要抽气饱和的样品先按要求抽 气饱和，再对样品进行固结（固结压力与试验采用的围压相同），固结（固结度大于95 ％）完成后，黏性土以0.05%/min的剪切速率进行试验，粉土以0.8%/min的剪切速 率进行试验，施加的围压大于土体自重的剪切数据不少于2个且要求必须剪损。试验结束 后通过处理软件，以主应力差的峰值作为破坏点，无峰值时以15%轴向应变所对应的主 应力差作为破坏点绘制破损应力圆，求取总应力强度指标Ccu、Φcu，同时对孔隙水压力 量测，以破坏时的有效应力绘制有效破损应力圆，求取有效应力强度指标C′、Φ′。（有 效应力路径确定强度参数按下列步骤进行：先绘制有效应力路径曲线，以曲线上密集点 或转折点作为破坏点，将破坏点连成一条直线，通过直线斜率与截距反算出有效强度指 标C′、Φ′）。
岩石试验的基本知识 及操作流程
岩石试验的基本知识及操作流程
一、岩石的定义、应用及特点 二、岩石试验项目 三、试验前的准备 四、试验的操作 五、试验认识的误区
一、岩石的定义、应用及特点
• 1、岩石的定义 • 岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成
的矿物集合体，它是构成地壳和地幔的主要物质
• 2、岩石的应用及特点 • 道路及桥涵工程使用的块状石料，一种是由天然
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四、试验的操作
• 5、界限含水量 • （1）概述 • a.液限。土从塑态向流态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的上限含水量 •
。以“%”表示。 b.塑限。土从半固态向塑态过渡的界限含水量，或土处于可塑状态的下限含水 量。以“%”表示 c.塑性指数。Ip=WL-WP,粘性土处于可塑状态时的含水量变化范围。Ip越大 ，可塑性越高，大压缩性土。 d.液性指数。IL,土的相对稠度。即土的天然含水量与界限含水量的关系。IL= （W-WP）/（WL-WP） e.缩限。当土达到塑限后继续变干，土的体积随之减小，当收缩达到某一含水 量后土的体积不再收缩，此时的含水量为缩限。 （2）试验的目的：根据WL、WP计算Ip、IL，为土的分类、工程设计、施工 提供依据。 （3）适用范围：粒径<0.5mm，有机质<5%。 （4）检测方法：液限：联合测定法、碟式仪法 塑限：联合测定法、搓条法 （5）联合测定法仪器设备：试锥76g,锥角30°。
的孔隙比、孔隙度、饱和度等指标。（土体内固体 颗粒质量与颗粒体积之比值，即为颗粒密度） （2）检测方法及适用范围： a、比重瓶法：粒径小于5mm的土； b、浮称法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大 于20mm的颗粒含量应小于总土质量的10%。 c、虹吸法：粒径大于、等于5mm的土，且其中大 于20mm的颗粒含量应大于总土质量的10%。 颗粒密度一般可采用经验值。
标准吸湿含水率 wa =（m2 -m3 ）/ （m3 -m0 ）*100
四、试验的操作
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10、固结（压缩）
• （1）固结试验需提供每级压力下的孔隙比、压缩系数、压缩模量、和e—p曲线。 • （2）固结试验适用于饱和黏性土，当只进行压缩试验时，允许用于非饱和土。固结
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试验加压等级一般为50、100、200、300、400kPa。有特殊要求时，按地质专业 技术人员要求进行。稳定标准为固结24h或每小时试样变形量不大于0.005mm（标 准固结），另需提供固结系数、渗透系数（估算）。 （3）对渗透性较大的非饱和土，主要为求压缩系数和压缩模量时，压缩试验可采用 1h快速试验方法。400 kPa以内的固结加压等级为50、100、200、300、400； 400 kPa以上固结加压等级为50、100、200、400 、600、 800、1200、 1600kPa。 （4）高压固结试验的加压等级为12.5、25、50、100、200、400、800、1600 、3200kPa，报告中需额外提供压缩指数、前期固结压力和e-log(p)曲线。 （5）回弹试验应由地质技术人员确定回弹压力。地质技术人员未确定回弹压力时， 回弹压力不应大于前期固结压力且不宜大于400kPa。 （6）饱和试样或工程上要求浸水的试样，在施加第一级压力后，应立即向容器内注 水，使试样在水下进行试验。非饱和试样，应用湿棉纱围住加压盖板四周，防止试验 过程中水分的蒸发。 （7）固结仪应进行仪器变形校正，某级压力下土的变形量等于该压力下总的变形量 减去该压力下仪器变形量的差。
类土，圆盘直径200mm,适用于粒径小于5mm的砂类土。 b其他：勺、水槽等。 （4）试验操作：a.取代表性的充分风干试样若干（ 或烘干试样）转动制动器，使圆盘落入底盘中。用勺 沿铁杆四周倾倒试验，勺离试验表面高度始终保持在 10mm左右，直至圆盘边缘蓄满。 b.提起圆盘，读取铁杆上的刻度，为干燥休止角。 c.将盛满试样的圆盘缓缓沉入水槽中，当椎体全 部侵入水中后，停止下沉，待试样充分饱和，直至 无气泡上升。 d.缓缓转到制动器，将圆盘提出水面，读取铁杆上的 刻度，为水下休止角。
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三、试验前的准备
• 1、岩样规格与数量
• 满足表3.0.5规定
三、试验前的准备 • 1、岩样规格与数量
• 续表表3.0.5
三、试验前的准备
• 2、包装运输
块。
• （1）岩石 • 1）样品按照试验项目采取具有代表性的岩芯或岩
• 3）样品送样时应按钻孔分开，以便及时核对数量
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。如样品不多，也可按工点送样。 4）运输样品时应有专门的运输箱密封，防止岩石 震动、晃动。搬运和装卸时尽量轻拿轻放，以免样 品损坏。
四、试验的操作
• 11直接剪切试验 • （1）直剪试验应取4个环刀试样，对剪切点离散的尚应增加试样个数 •
，以保证抗剪强度与垂直压力关系曲线呈线性。各实测点与直线上对应 点的抗剪强度之差不超过直线上对应点抗剪强度的±5％。 （2）直剪试验最大加压应根据土的软硬状态确定。一般加压等级为50 、100、150、200 kPa或50、100、200、300 kPa 。对于软土， 应减小压力，最小压力宜为25 kPa，避免试样挤出。对于硬土，当取 样深度大于20m时，加压等级为100、200、300、400 kPa。 （3）剪切速率快剪应在0.8～1.2mm/min，慢剪应为 0.002mm/min。 （4）固结快剪试验应使试样固结稳定后再进行剪切试验。固结稳定标 准为每小时变形量：黏性土不大于0.005mm，粉土和砂类土不大于 0.01mm。 （5）剪切试验记录应能够反映试验过程中抗剪强度值的变化情况，能 够确定峰值点或稳定值，不能仅仅记录一个峰值数据。对无明显峰值的 试样，应剪切至位移量达6mm为止，并取剪切位移4mm所对应的剪应 力为抗剪强度。
岩石经开采加工而成的，另一种是由天然的卵石、 漂石、巨石加工而成的。主要用于浆砌工程。是 一种地方性材料，便于就地取材，节约成本。
二、岩石试验项目 • 1、岩石试验 • ——测试岩石物理力学性质的试验。 • 2、分类：室内试验和现场原位测试两种。 • 室内试验的主要项目：含水率、颗粒密度和块体
密度试验、吸水性、饱和吸水性、变形试验、单 轴抗压试验、点荷载试验、抗剪强度试验(包括 直剪试验、三轴试验)、膨胀性试验及抗拉试验。 原位测试的主要项目：岩体现场变形试验、直剪 试验、三轴试验、岩体应力测试等。 这里我们重点介绍室内试验。 试验所依据的标准《铁路工程岩石试验规程》 TB10115-2014
• 2、颗粒密度 • 采用量瓶法。
四、试验的操作
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2、块体密度 （1）试验目的：测定岩石的块体密度。 （2）检测方法及适用范围： a、量积法：适用于能制成规则试件的各类岩石。 b、水中称量法：测定除遇水崩解、溶解和干缩湿涨以外的 各类岩石。
四、试验的操作
• 3、颗粒密度（比重） • （1）检测目的：测定土的颗粒密度，用于计算土
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四、试验的操作
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7、渗透试验 （1）试验目的：用于测定土的渗透系数k。 （2）本试验根据不同土类，才用下列方法： 1）常水头法：适用于砂土及含少量砾石的无黏聚性土。 2）变水头法：适用于粉土和黏性土。 （3）本试验用水应才用纯水或洁净的天然水，试验前应用抽气法或 煮沸法进行脱气，避免水中溶解的空气影响土的渗透系数。 （4）试验操作 1）制样：先在环刀内壁涂抹凡士林，制取试样 时均匀，平稳下压（防止土样开裂及土样与环刀 接触部位出现缝隙），并且边下压边用钢丝锯消 除环刀外多余的土样。 2）安装试样：在试样容器内壁涂抹凡士林， 试样装好后，从排气口排出容器中的空气。 3）试验：试验过程总结为三个时间段的三个落差。 4）计算。
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四、试验的操作
• 6、相对密度
• （1）概念。相对密度即无黏性土处于最松散状态孔隙比与天然状态（或给定
）孔隙比之差和最松散状态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。
• • （2）试验目的：测定相对密度，用以判定砂类土或碎石类土的密实状态，从 • •
而确定其工程特性，为设计和施工提供依据。 （3）适用范围： 砂的相对密度试验适用于颗粒粒径小于5 mm、且粒径2～5 mm的试样质量不 大于试样总质量的15%及粒径小于0.075 mm的颗粒质量不大于总土质量的 12%； 砾和碎石类土的相对密度试验适用于最大粒径为60 mm、且粗颗粒中小于 0.075 mm的颗粒含量不得大于12%。 （4）注意事项： a.相对密度Dr的变化范围在0～1之间,相对密度越大，越密实。 b.砂类土尤其是碎石类土的颗粒级配不稳定，其最大最小干密度也变化很大， 在实际应用中应密切关注其变化。
四、试验的操作
•9.标准吸湿含水率
•（1）试验目的与适用范围：本试验适用于在温度20。C+2。C、相对湿度为60%+5%标准
条件下，进行土样标准吸湿含水率的测定，同时也可以间接确定土样或水泥等细粒材料的 比表面积等性质。 •（2）仪器设备：a.烘箱（105-110。C） b.天平：精度0.001g c.称量盒：采用铝盒。直径不大于6cm，高度不大于1.5cm。 d.试验装置：装有干燥剂的干燥缸、装有饱和溴化钠溶液的密闭容器；或恒温恒湿箱 等。 （3）试验操作 a.将洁净的铝盒置于105-110。C的恒温下烘3-4h，取出在干燥箱内 冷却至室温 ，称量。反复操作，直至恒重（前后两次质量相差不大于 0.001g)记下铝盒质量。 b.取代表性天然土样约4g，削成薄片状，置于已知质量（m。）的铝盒中，将土样 平铺盒底，盖紧盒盖称量盒与湿土总质量（m1）。 c.将试样放置在装有饱和溴化钠溶液容器内的多孔板上。 d.每天取出土样称重，记下盒与湿土总质量，直至恒重，记下盒与恒定湿土总质量 （m2）准确至0.001g。 e.将恒定质量的土样放入烘箱，烘干8h，取出改好盒盖，放入干燥箱冷却至室温， 立即称量。如此反复操作，直至恒重，记下质量（m3），准确至0.001g。 （4）计算