关键工程岩块试验

1、工程岩块（岩体、岩石）实验岩石试件应符合下列规定：1、试样应在现场采用，不得使用爆 破法；2、试样在采用、运送、储存和制备试件过程中，应保持天然 状态，避免产生裂缝。3、试件最小尺寸应不小于构成岩石最大矿物 颗粒直径曰勺10倍。（在物理和力学性质实验中对岩石曰勺尺寸和精度还 另有规定）第一部分岩石物理性质实验一、岩石的含水率实验岩石曰勺含水率是岩石在105-110笆温度下烘至恒量时失去曰勺水曰勺 质量与岩石固体颗粒质量曰勺比值，以百分数表达。岩石曰勺含水率可间接地反映岩石中空隙曰勺多少、岩石曰勺致密限度 等特性。实验时每个试件曰勺质量为40-200g，每组实验试件曰勺数量为 5个。1、实验环节

2、：、称量试件烘干前曰勺质量；、将试件置于烘箱内，在105-110笆下烘24h（对含结晶水易逸 出矿物曰勺岩石，一般采用烘干温度为55-65C【605C】，或在常温 下采用真空抽气干燥措施）；、将试件从烘箱中取出，放入干燥器内冷却至室温，称量烘干 后曰勺质量。、称量应精确至0.01g。2、计算：（应精确至0.01。）岩石曰勺含水率W=（M1-M2）100/msM1一烘干前试件曰勺质量g；M2一烘干后试件曰勺质量g;二、岩石的密度（颗粒密度）实验岩石颗粒密度是岩石在105-110笆温度下烘至恒量时岩石固相颗 粒质量与其体积曰勺比值。岩石曰勺颗粒密度是选择建筑材料、研究岩石风化、评价地基基本 工程岩

3、体稳定性及拟定围岩压力等必须曰勺计算指标。实验一般采用容积为100ml曰勺短颈密度瓶进行。颗粒密度实验曰勺 试件往往采用块体密度实验后曰勺试件粉粹成岩粉来完毕。1、实验环节：、制样。将岩石用粉粹机粉粹成岩粉，使之所有通过0.25mm 曰勺筛孔，并用磁铁吸去铁屑；、将岩粉放在瓷皿内，放入烘箱用105-110笆烘至恒重，烘干 时间一般为6h-12h；、用四分法称取烘干曰勺岩粉两份，每份15g （m1），用漏斗灌 入洗净烘干曰勺密度瓶中，注入试液（蒸馏水、对含水溶性矿物曰勺岩石 用煤油）至比重瓶容积曰勺1/2处；、用蒸馏水为试液时，可用煮沸法或真空抽气法排除气体。当 使用煤油作试液时，应采用真空抽气

4、法排除气体；、将通过排除气体曰勺密度瓶取出擦干，冷至室温，再向密度瓶 中注入排除气体且同温条件曰勺试液至近满，然后置于恒温水槽（202笆）内，待瓶内温度稳定和上部悬液澄清后，塞好瓶塞，使多余 试液溢出，从恒温水槽内取出比重瓶，擦干瓶外水分，立即称量其质 量（m3）；、倾出悬液洗净密度瓶，注入经排除气体并于实验同温度曰勺试 液至比重瓶，再置于恒温水槽（20土2笆）内，待瓶内温度稳定后， 塞好瓶塞，使多余试液溢出，从恒温水槽内取出密度瓶，擦干瓶外水 分，立即称量其质量（m2）。2、计算及成果整顿（精确至0.01g/cm3）岩石曰勺颗粒密度Ps （或P t）=m1 Xp wt/（m1+m2-m3）P

5、 t一岩石曰勺颗粒密度（g/cm3）ml一烘干岩粉曰勺质量gm2一密度瓶和试液曰勺总质量gm3一密度瓶、试液和岩粉曰勺总质量gpwt与实验同温度试液曰勺密度（g/cm3）。蒸馏水曰勺密度由干净 水与温度曰勺附表查曰勺，煤油曰勺密度按其他公式推算。本实验应进行两次平行测定，测量差值不应不小于0.02，并取 两次测量曰勺平均值。三、岩石的块体密度（毛体积密度）实验岩石曰勺块体密度时岩石曰勺质量与岩石曰勺体积之比。根据岩石曰勺含 水状态，岩石曰勺块体密度分为天然密度、烘干密度和饱和密度。岩石曰勺块体密度（毛体积密度）是一种间接反映岩石致密限度、 空隙发育限度曰勺参数，也是评价工程岩体稳定性及拟定围压

6、等必须计算曰勺指标。（一）、凡能制备成规则试件曰勺各类岩石，宜采用量积法测定岩 石曰勺块体密度。岩石试件应符合下列规定：A、试件可采用圆柱体、方柱体或立方体；B、沿试件高度、直径、或边长曰勺误差不应不小于0.3mm；C、试件两端面不平行误差不应不小于0.05mm；D、试件端面应垂直试件轴线，最大误差不得不小于0.25；E、方柱体或立方体试件相邻两面应互相垂直，最大偏差不得不 小于0.25。F、试件尺寸应不小于岩石最大矿物颗粒直径曰勺10倍，最小尺寸 不得不不小于50mm。（测湿密度每组试件应为5个，干密度每组试件数量应为3个）（二）、量积法测定岩石曰勺块体密度曰勺环节：、测量试件曰勺直径或边长

7、，按平均值计算截面积；、测量试件曰勺高度，计算高度曰勺平均值；、测定天然密度。岩样开封后，保持天然湿度立即加工试件并 称量其湿质量M0；（然后做单轴抗压强度）、测定饱和密度。将加工曰勺试件饱水使试件饱和，称量其饱水 后曰勺质量Ms；、测定干密度。将试件放入烘箱内，控制在105-110笆温度下， 烘24h,取出放入干燥器内冷却至室温，称量烘干试件曰勺质量Md。、长度量测应精确至0.02mm，称量应精确至0.01g。（三）、计算整顿：（密度应精确至0.01g/cm3）岩石块体湿密度P=Mo/V（Mo试件烘干前曰勺质量）岩石块体饱和密度P s=Ms/V（ms试件饱和后曰勺质量）岩石块体干密度p d=

8、Md/V（md试件烘干后曰勺质量）岩石块体湿密度与干密度之间曰勺关系：Pd=p/（1+0.01W）W一岩石曰勺天然含水率V一试件曰勺体积二A试件曰勺截面积cm2XHcm试件曰勺高度（四）、岩石曰勺孔隙率曰勺计算措施：精确至0.1%孔隙率 n二（1-pd/pt）X100Pd一岩石曰勺块体干密度Pt一岩石曰勺密度（颗粒密度）一般新鲜曰勺结晶岩类n不不小于3%；沉积岩曰勺n较大为1-10%； 有些胶结不良曰勺砂砾岩n可达10-20%，甚至更大。5、蜡封法测定块体密度见工程岩体实验措施原则（GB/T50266-）四、岩石的吸水性实验岩石曰勺吸水率是岩石在大气压力和室温条件下吸入水曰勺质量与 岩石固体颗

9、粒质量曰勺比值，以百分数表达。采用自然浸水法测定。岩石曰勺饱和吸水率是岩石在强制条件下曰勺最大吸水量与岩石固 体颗粒质量曰勺比值，以百分数表达。采用煮沸法或抽真空法强制饱和 后测定。岩石曰勺吸水率和饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙曰勺发育限度，可用来判断岩石曰勺抗冻和抗风化等性能。（一）、试样制备、规则试样应符合岩石块体密度试样（A-F）曰勺规定；、不规则试样应采用40-60mm曰勺浑圆状岩块；、每组实验试样曰勺数量应为3个。（二）、实验环节：、将试件放在温度为105-110笆曰勺烘箱内，12h-24h烘至恒量， 取出置于干燥器内冷却至室温，称其质量Md，精确至0.01g。）、测定吸水率时，将

10、称量后曰勺试件放入水槽，先注水至试件 1/4处，后来每隔2h分别注水至试件高度1/2、3/4处，6h后所有浸 没试件后再吸水48h，取出沾去表面水分后称量，其质量为Mog；、测定饱和吸水率时，将称量后曰勺试件放入水槽，注水至试件 高度曰勺一半，2h后，再加水浸没试件，煮沸6h。煮沸曰勺试件在原水 槽中冷却至室温，取出沾去试件表面曰勺水分后称量，其质量为Mp。、经煮沸（或抽真空饱和）曰勺试件应在水中称量装置上称量试 件曰勺质量Mw。（三）、成果整顿：（成果应精确至0.01%）岩石曰勺吸水率Wa=（M1-Md） X100/Md岩石曰勺饱和吸水率Wsa=（Mp-Md） X100/Md岩石曰勺块体干密

11、度P d=MdXp w/（Mp-Mw）岩石曰勺密度（颗粒密度）Ps二MdXpw/（Md-Ww）M1一试件浸水48h后曰勺质量gMd烘干试件曰勺质量gMp一试件经强制饱和后曰勺质量gMw一强制饱和试件在水中称量曰勺质量gP w一干净水曰勺密度（1.00g/cm3）（四）、岩石曰勺饱水系数。（精确至0.01。）岩石曰勺饱水系数Kw=Wa/Wsa岩石曰勺饱水系数是评价岩石抗冻性曰勺一种指标，一般在0.5-0.8 之间。岩石曰勺饱水系数愈大，阐明常压下吸水后留余曰勺空间有限，岩 石更容易被冻胀破坏，因而，岩石曰勺抗冻性就差。第二部分岩石力学性质实验一、单轴抗压强度实验岩石单轴抗压强度实验是测定岩石在无

12、侧限条件下，受轴向压力 作用破坏时，单位面积时所承受曰勺荷载。岩石曰勺单轴抗压强度是反映岩石力学性质曰勺重要指标之一，它在 岩体工程分类、建筑材料选择及工程岩体稳定性评价计算中时必不可 少曰勺指标。（一）、试件曰勺制备及尺寸用钻孔岩芯或岩块能制成圆柱体曰勺岩石，试件曰勺尺寸和精度应符合：、圆柱体试件曰勺直径宜为48-54mm； （50mm土2mm）、试件曰勺直径应不小于岩石中最大颗粒直径曰勺10倍;、试件曰勺高度与直径之比宜为2-2.5；（高径比2:1）、沿试件高度、直径、或边长曰勺误差不应不小于0.3mm；、试件两端面不平行误差不应不小于0.05mm；、试件端面应垂直试件轴线，最大误差不得不

13、小于0.25；同一含水状态和同一加载方向下，每组实验试件曰勺数量为3个。 实验曰勺含水状态，可根据需要选择天然含水状态、饱和状态或其他含 水状态，试件曰勺烘干和饱和应符合以上规定。没有条件加工圆柱体时，容许采用方柱体试件，试件曰勺高度与边 长之比为2.0-2.5,并在成果报告中阐明。（二）、实验环节、将试件置于实验机承压板中心，调节球形座，使试件两端面 与实验机上下压板接触均匀；、以每秒0.5-1.0MPa曰勺速度加载直至试件破坏，记录破坏荷 载及加载过程中试件曰勺破坏等现象。（三）、实验成果整顿1、岩石单轴抗压强度R二P：AR一岩石单轴抗压强度（MPa应取3位有效数值；或精确至0.1）P一破

14、坏荷载（N）A一试件截面积（精确至0.01mm2）2、岩石曰勺软化系数n=RwRdn一软化系数（精确至0.01）Rw一岩石饱和单轴抗压强度平均值（MPa）Rd一岩石烘干单轴抗压强度平均值（MPa）含水状态对岩石强度曰勺影响称软化性，用软化系数表达。（四）、影响岩石单轴抗压强度大小曰勺因素有两方面：一方面是岩石 曰勺矿物构成、构造构造及含水状态等；另一方面是实验条件，试样形 状、大小、高径比及加工精度、加荷速度等。1、石英岩、花岗岩、闪长岩等岩石强度较高（100-300MPa），页 岩、粘土岩、千枚岩等岩石强度较低（W100MPa）；2、具有结晶连结曰勺岩石比非结晶连结曰勺岩石强度高，有细粒构

15、造曰勺岩石比粗粒构造曰勺岩石强度高；孔隙度越大，岩石曰勺密实度越低 强度也越低。3、一般随含水率增大岩石曰勺强度减少。4、实验条件、试件尺寸（应按工程不同拟定试件尺寸）A、公路桥涵地基与基本设计规范（JTG D63-）中，试件直径 为7CM-10CM，高度与直径相似，在拟定单桩轴向受压容许承载力和桩 嵌入基岩中曰勺时，岩石单轴抗压强度常采用天然湿度曰勺岩石为含水状 态进行实验，重要因素在填入混凝土后，岩石不在与水接触。B、公路工程水文勘测设计规范（JTG C30-）中，岩石样品曰勺 尺寸应根据实验需要而定，一般最小直径5CM，高径比为13:1。C、桥梁工程中，所用石料曰勺标号由本来（20CMX

16、20CMX20VM） 曰勺立方体试件改为（7CMX7CMX7CM），采用饱和极限抗压强度。D、道路建筑材料中天然石料曰勺级别，相应曰勺尺寸是（5CMX5CMX5CM ）立方体试件作饱和极限抗压强度；而作为地基基本曰勺岩石实 验，一般采用圆柱体，其直径为50CM2CM,高径比为13:1。F、隧道围岩分类中，饱和抗压极限强度曰勺试件，直径为50CM 2CM,高径比为2:1。G、作为砌体工程曰勺石料实验，桥梁工程曰勺单轴抗压强度推荐边 长为70CM 2CM曰勺试件为原则试件。H、路面工程岩石曰勺单轴抗压强度推荐边长50CM2CM曰勺立方体 或直径和高均为50CM2CM曰勺圆柱体作为原则试件。（五）、

17、当试件无法制成原则规定曰勺高径比时，应按下式进行换算：（岩石曰勺强度一般会随着试件尺寸和高径比曰勺增大，强度减少。）R=8R /（7+2D/H）R一原则高径比试件曰勺单轴抗压强度（MPa）R一任意高径比试件曰勺单轴抗压强度（MPa）D试件直径（精确至0.01mm）H一试件高度（精确至0.01mm）（六）、岩石浸泡和饱水时，岩石中亲水性及可溶性矿物质会使岩石 曰勺强度减少。一般岩石曰勺饱和单轴抗压强度是天然单轴抗压强度曰勺 70%。二、岩石的直剪实验岩石曰勺直剪实验时将同一类型曰勺一组岩石试件，在不同法向荷载 下进行剪切，根据库伦-奈维体现式拟定岩石曰勺抗剪强度参数。本实验合用于岩石构造面、岩石

18、自身及混凝土或砂浆与岩石胶结面曰勺 直剪实验。目曰勺是为了求出试件沿滑动面曰勺正应力与剪切面曰勺关系，提供岩石基本计算之根据。（一）、试件制备（试件数量每组不得少于5个）1、岩石试件：、岩石直剪试件曰勺直径或边长不得不不小于50mm,试件高度应 与直径或边长相等。也可采用不规则试件。、试件须用高强度曰勺钢筋混凝土或钢制外框包裹。在试件与外 框之间必须填充密实，剪切缝宜控制在10mm左右。2、混凝土或砂浆与岩石胶结面试件、混凝土或砂浆与岩石胶结面试件规格应为正方体，其边长不 不不小于150mm，混凝土或砂浆与岩石曰勺接触面应位于试件中部。）、拟浇注混凝土或砂浆曰勺岩面起伏差，应控制在边长或直径曰

19、勺 1%-2%以内。、在浇注混凝土或砂浆曰勺同步，须制备3-6块混凝土或砂浆标 号试件，用于检查抗压强度。、制备好曰勺混凝土或砂浆与岩石胶结面直剪试件和混凝土或砂 浆抗压试件应置与养护室内进行养护（温度20土3笆，相对湿度90% 左右曰勺条件下养护28d），试件达到规定曰勺龄期湖进行实验，同组实 验应在同一龄期下进行。3、具有构造面试件、试件应尽量保持原状构造，避免构造面被扰动。）、岩石构造面直剪实验试件曰勺直径或边长不不不小于150mm， 试件高度应与直径或边长相等，构造面应位于试件中部。、对于价加工困难曰勺岩样容许采用不规则试件，试件须用高强 度曰勺混凝土包裹。在试件与外框之间必须填充密实

20、，剪切缝宜控制在 10mm左右。（二）、实验环节1、试件安装。将试件置于直剪仪上，试件与剪切盒内壁之间曰勺 间隙以填料填实，使试件与剪切盒成为一种整体。2、法向荷载和剪切荷载曰勺作用方向应通过预定剪切曰勺几何中心。 法向位移量表和水平位移量表应对称布置，各方向至少有一种量表。3、施加法向荷载。法向荷载最大值不适宜不不小于预定曰勺法向 应力（工程设计应力或压力），各试件曰勺法向荷载宜根据最大法向荷 载等差级数等分拟定，分级数不应少于5级。不需固结曰勺试件法向荷 载可一次施加完毕，立即测读法向位移，5min后，再测读一次，即 可施加剪切荷载。（需固结曰勺试件看国标P26页）4、施加剪切荷载。、按预估最大剪切荷载分8-12级，每级荷载施加后，立即测 读剪切位移和法向位移，5min后再测读一