SL T 264-2020 水利水电工程岩石试验规程.pdf

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1、155170.561 水利水电技术标准 咨询服务中心 微信二维码,扫一扫 信息更多、服务更快 销售分类:水工建筑物/材料与试验 中华人民共和国水利行业标准 水利水电工程岩石试验规程 SL/T2642020 * 中国水利水电出版社出版发行 (北京市海淀区玉渊潭南路1号D座 100038) 网址: Email: 电话:(010)68367658(营销中心) 北京科水图书销售中心(零售) 电话:(010)88383994、63202643、68545874 全国各地新华书店和相关出版物销售网点经售 清淞永业(天津)印刷有限公司印刷 * 140mm203mm 32开本 8.25印张 222千字 202

2、0年3月第1版 2020年3月第1次印刷 * 书号155170561 定价90.00元 凡购买我社规程,如有缺页、倒页、脱页的, 本社营销中心负责调换 版权所有侵权必究 水 利 水 电 工 程 岩 石 试 验 规 程 ICS27.140 P13 中华人民共和国水利行业标准 SL/T2642020 替代SL2642001 水利水电工程岩石试验规程 Codeforrocktestsinwaterandhydropowerprojects 20200415发布20200715实施 中华人民共和国水利部 发布 中华人民共和国水利部 关于批准发布水利水电工程岩石 试验规程等4项水利行业标准的公告 202

3、0年第3号 中华人民共和国水利部批准水利水电工程岩石试验规程 (SL/T2642020)等4项为水利行业标准,现予以公布。 序号标准名称标准编号替代标准号发布日期实施日期 1 水利水电工 程岩石试验 规程 SL/T2642020SL26420012020.4.152020.7.15 2 水工钢闸门 和启闭机安全 运行规程 SL/T7222020SL2401999SL72220152020.4.152020.7.15 3 水利水电工 程过电压保护 及绝缘配合设 计规范 SL/T78120202020.4.152020.7.15 4 堤防工程安 全监测技术 规程 SL/T79420202020.4

4、.152020.7.15 水利部 2020年4月15日 前 言 根据水利技术标准制修订计划安排,按照SL12014水 利技术标准编写规定的规定,对SL2642001水利水电工 程岩石试验规程进行修订。 本标准共12章和7个附录,主要技术内容包括岩块物理与 力学性质试验、岩体变形与强度试验、岩石蠕变试验、岩体应力 测试、岩石声波测试及工程岩体观测等。 本次修订的主要内容如下: 对原规程部分条款进行了修订:岩块物理性质试验中的 冻融试验内容,提出了常规冻融试验和特殊冻融试验及 相应的制冷温度要求;岩块力学试验中的三轴压缩强度 试验,提出了高应力条件下的试验要求;工程岩体观测 中的岩体应力观测,提出

5、了钻孔空心包体式应变计法观 测方法;岩体声波测试中增加了横波测试,并列出了相 应的计算公式。 增加了岩块物理性质试验中的硬度试验、磨耗性试验, 岩块力学性质试验中的动三轴试验、阻尼比试验,工程 岩体应力观测中的岩体声发射观测,附录G岩体应力 实测数据计算方法中的水压致裂法三维应力测量观测值 方程等;删除了原规程第10.5节“岩体应变观测”。 增加“岩石蠕变试验”一章,除包含原规程第7.3节 “结构面直剪蠕变试验”内容外,还增加了岩块单轴压 缩蠕变试验、岩块三轴压缩蠕变试验、承压板法蠕变试 验及岩体三轴压缩蠕变试验等内容。 增加术语和符号一章,将原规程附录G“试验成果综合 整理方法”调整为第12

6、章“试验成果综合整理”。 重新编写了各项试验方法,对部分试验及成果示意图进 行了修订。 本标准所替代标准的历次版本为: SL2642001 本标准批准部门:中华人民共和国水利部 本标准主持机构:水利部水利水电规划设计总院 本标准解释单位:水利部水利水电规划设计总院 本标准主编单位:长江水利委员会长江科学院 本标准参编单位:中国水利水电科学研究院 黄河勘测规划设计有限公司 长江三峡勘测研究院有限公司 长江岩土工程总公司(武汉) 本标准出版、发行单位:中国水利水电出版社 本标准主要起草人:邬爱清 朱杰兵 周火明 钟作武 尹健民 李会中 颜慧明 王玉杰 路新景 肖国强 刘元坤 张宜虎 卢 波 汪 斌

7、 蒋昱州 熊诗湖 吴相超 周黎明 房后国 赵宇飞 本标准审查会议技术负责人:王志强 本标准体例格式审查人:牟广丞 本标准在执行过程中,请各单位注意总结经验,积累资料, 随时将有关意见和建议反馈给水利部国际合作与科技司(通信地 址:北京市西城区白广路二条2号;邮政编码:100053;电话: 01063204533;电子邮箱:),以供今后修订 时参考。 目 次 1 总则1 2 术语和符号2 2.1 术语2 2.2 符号3 3 基本规定6 4 岩块物理性质试验9 4.1 含水率试验9 4.2 吸水性试验10 4.3 颗粒密度试验12 4.4 块体密度试验15 4.5 膨胀性试验19 4.6 耐崩解性

8、试验23 4.7 冻融试验25 4.8 硬度试验28 4.9 磨耗性试验30 5 岩块力学性质试验33 5.1 单轴压缩变形试验33 5.2 单轴抗压强度试验37 5.3 三轴压缩强度试验38 5.4 抗拉强度试验40 5.5 直剪强度试验42 5.6 点荷载强度试验45 5.7 断裂韧度试验49 5.8 动三轴试验52 5.9 阻尼比试验56 6 岩体变形试验60 6.1 承压板法试验60 6.2 狭缝法试验71 6.3 单(双)轴压缩法试验74 6.4 钻孔径向加压法试验76 6.5 隧洞液压枕径向加压法试验78 6.6 隧洞水压法试验85 7 岩体强度试验89 7.1 混凝土与岩体接触面

9、直剪试验89 7.2 结构面直剪试验95 7.3 岩体直剪试验98 7.4 岩体三轴压缩试验100 7.5 岩体载荷试验106 8 岩石蠕变试验109 8.1 岩块单轴压缩蠕变试验109 8.2 岩块三轴压缩蠕变试验112 8.3 承压板法蠕变试验113 8.4 结构面直剪蠕变试验115 8.5 岩体三轴压缩蠕变试验117 9 岩体应力测试119 9.1 孔壁应变法测试119 9.2 孔径变形法测试122 9.3 孔底应变法测试127 9.4 水压致裂法测试129 9.5 表面应变法测试131 10 岩石声波测试136 10.1 岩块声波测试136 10.2 岩体声波测试139 11 工程岩体

10、观测143 11.1 围岩收敛观测143 11.2 钻孔轴向岩体位移观测145 11.3 钻孔横向岩体位移观测148 11.4 岩体表面倾斜观测150 11.5 岩体锚杆载荷观测153 11.6 岩体锚杆应力观测155 11.7 岩体应力观测157 11.8 岩体渗压观测161 11.9 岩体声波观测164 11.10 岩体声发射观测166 12 试验成果综合整理169 12.1 一般规定169 12.2 几种主要的成果整理方法170 附录A 岩石试验管理基本要求174 附录B 试样采取要求175 附录C 试验洞开挖要求176 附录D 地质描述内容规定178 附录E 比重瓶校正179 附录F

11、液压千斤顶、液压枕和滚轴排率定182 附录G 岩体应力测试实测数据计算方法186 标准用词说明198 标准历次版本编写者信息199 条文说明201 1 总 则 1.0.1 为统一水利水电工程岩石试验方法,增强试验成果可靠 性和可比性,提高试验成果质量,制定本标准。 1.0.2 本标准适用于水利水电工程的岩石试验。 1.0.3 水利水电工程岩石试验应根据试验大纲或试验计划要求 按室内与现场、静力与动力试验互相结合和互相补充的原则,针 对工程不同阶段的主要岩石力学问题进行。 1.0.4 本标准主要引用下列标准: GB50487水利水电工程地质勘察规范 1.0.5 水利水电工程岩石试验除应符合本标准

12、外,尚应符合国 家现行有关标准的规定。 1 2 术语和符号 2.1 术 语 2.1.1 岩石 rock 岩块与岩体的总称。 2.1.2 岩样 rocksample 未经加工的岩石样品。 2.1.3 岩体 rockmass 赋存于一定地质环境,含不连续结构面且具有一定工程地质 特征的地质体。 2.1.4 岩石标准试件 standardspecimenforrocktest 由钻孔岩心或坑探槽中采取岩块加工制成的圆柱体试件。试 件直径应大于岩石最大颗粒粒径的10倍,高度与直径之比应为 2.02.5。 2.1.5 岩石含水率 watercontentofrock 试件在105110温度下烘至恒量时所

13、失去水的质量与试 件干质量的比值,以百分数表示。 2.1.6 岩石颗粒密度 graindensityofrock 单位体积的岩石固相物质的质量。 2.1.7 岩石块体密度 blockdensityofrock 单位体积的岩石试件质量。 2.1.8 岩石单轴抗压强度 uniaxialcompressivestrengthofrock 岩石试件在无侧限条件下受轴向力作用破坏时,单位面积上 所承受的载荷。 2.1.9 岩石直剪强度 directshearstrengthofrock 岩石在不同的法向载荷条件下进行直剪试验,所获得的岩石 的抗剪强度指标。 2.1.10 岩石变形模量 deformati

14、onmodulusofrock 2 岩石试样在无侧限条件下轴向压应力与相应的轴向应变之 比值。 2.1.11 岩石蠕变性质 creeppropertyofrock 岩石蠕变是岩石流变的一种特殊形式,指当应力不变时,变 形随时间延长而增大的现象。 2.1.12 岩体应力 rockstresses 岩体初始应力场或工程岩体经开挖扰动后应力场的总称。 2.1.13 岩石声波测试 soundwavemeasurementofrock 通过向岩石激发不同频率范围的声波信号,并被安装在岩石 表面或内部的声波换能器所接收,以获得声波信号在岩石中传播 的信息,如波速、振幅和频率等。 2.2 符 号 Cv玻璃体

15、膨胀系数、偏差系数 C1比重瓶校正计算系数 CAI耐磨指数值 c凝聚力 De点荷载试验等价岩心直径 E岩体变形模量或弹性模量 Ed动弹性模量 Ee弹性模量 E0变形模量 E50岩石变形模量,即割线模量 f摩擦系数、试件振动频率 fK参数标准值 fp换能器发射频率 G剪切模量 Gd动剪切模量 Hs校正后的回弹硬度值 Hs回弹硬度实测值的平均值 3 Hsi第i个测点回弹硬度实测值 Id岩石耐崩解性指数 Is未经修正的岩石点荷载强度指数 Is(50)经尺寸修正后岩石点荷载强度指数 K岩体抗力系数 KIC断裂韧度 Kd动体积模量 Kf冻融系数 k饱水系数 K0岩体单位抗力系数 Lf冻融质量损失率 mT

16、0比重瓶内水温度为T0时,瓶和水总质量 mTn比重瓶内水温度为Tn时,瓶和水总质量 ma试件浸水48h后的质量 md试件烘干后的质量 mf冻融试验后试件饱和质量 mn涂封高分子树脂胶试件质量 mnw涂封高分子树脂胶试件水中称量 mr残留试件烘干质量 ms试件强制饱和后的质量 mw强制饱和试件在水中的称量 m0试件烘干前的质量 m1p蜡封试件质量 m1w蜡封试件水中称量 Pf冻融后饱和试件破坏载荷 pb岩体破裂压力 pr岩体重张压力 ps瞬时关闭压力 pv膨胀压力 R单轴抗压强度、半径 4 Rf冻融试验后饱和单轴抗压强度 Rs冻融试验前饱和单轴抗压强度 SH钻孔横截面上的最大平面主应力 Sh钻孔

17、横截面上的最小平面主应力 Vd径向自由膨胀率 Vh轴向自由膨胀率 Vhp有侧向约束轴向膨胀率 Vp纵波速度 Vs横波速度 n试件自由振动的对数衰减率 d动拉梅系数,试件振动阻尼比 岩石泊松比 d动泊松比 d干密度 l石蜡密度 n高分子树脂胶密度 p颗粒密度 s饱和密度 w试验温度下水的密度 wn温度为Tn时水的密度 w0温度为T0时水的密度 w1试验温度下试液密度 0天然密度 t抗拉强度 内摩擦角 a自然吸水率 s饱和吸水率 0含水率 5 3 基本规定 3.0.1 水利水电工程岩石试验应包括岩块物理力学性质试验、 岩体变形试验、岩体强度试验、岩石蠕变试验、岩体应力测试、 岩石声波测试及工程岩体

18、观测等内容。 3.0.2 岩石试验应在了解工程地质条件、枢纽布置方案、设计 意图、工程载荷作用方向及大小、建筑物特点和施工方法的基础 上进行。岩石试验项目、试验方法、试验数量等应与GB50487 要求的各勘察设计阶段的深度相适应。 3.0.3 试验开展前,应收集和分析工程地质资料,结合设计方 案和地质勘察工作编制岩石试验大纲。岩石试验大纲应包括下列 内容: 1 工程概况及地质条件。 2 水工建筑物特点和主要岩石力学问题。 3 试验目的、试验内容和技术要求。 4 试验布置。 5 仪器设备和人员安排。 6 计划进度。 7 提交试验成果的名称及数量。 3.0.4 岩石试验的技术管理、设备管理和安全管

19、理应符合附录 A的规定。 3.0.5 岩块试验的试样可在钻孔、平洞、竖井、坑槽中或岩石 露头处采取,同组试样的岩性应基本相同。取样位置和数量应根 据地质条件、工程特点和试验要求由试验人员与地质人员共同研 究确定。试样采取应符合附录B的规定。 3.0.6 岩块物理力学性质试验用水宜采用洁净水。 3.0.7 岩体试验应布置在建筑物所在位置或附近具有代表性岩 体中。试验宜在试验洞中进行,试验洞开挖应符合附录C的 6 规定。 3.0.8 试验洞段以及试点或试体均应进行地质描述,地质描述 内容应符合附录D的规定。 3.0.9 对于软岩、极软岩、软弱夹层以及断层破碎带,除应进 行现场试验外,还应取样进行室

20、内试验。试验过程中应收集试样 的原状结构、颗粒成分、矿物成分、含水率等相关资料。 3.0.10 当地质条件和建筑物结构比较复杂时,可根据工程需要 在初步设计阶段或招标设计和施工详图设计阶段布置隧洞液压枕 径向加压法试验或隧洞水压法试验。 3.0.11 岩体直剪试验和结构面直剪试验应根据建筑物特点在分 析影响抗滑稳定的主要因素和可能破坏形式的基础上确定。混凝 土与岩体接触面的直剪试验应布置在与建筑物直接接触的岩体上 或布置在岩层、岩性与之相同的岩体上。 3.0.12 当岩体中存在对建筑物稳定性起控制作用的结构面且结 构面的时间效应明显,或岩石蠕变对建筑物产生不利影响时,宜 布置岩石蠕变试验。 3

21、.0.13 岩体应力测试应根据工程的区域地质构造、构造应力场 分析、建筑物类型和设计要求进行布置,并选择相应的岩体应力 测试方法。 3.0.14 岩石声波测试应根据勘察设计、施工及运行阶段的需要 布置,可与岩块试验、岩体试验和工程岩体观测配套进行。 3.0.15 工程岩体观测项目应根据观测目的和地质条件确定,观 测断面应选择在建筑物关键地段、岩体性状变化最大或岩体稳定 条件最不利位置以及其他代表性地段。 3.0.16 岩石试验及观测仪器设备应合理选型,定期进行计量或 率定。比重瓶校正、液压千斤顶、液压枕和滚轴排率定应符合附 录E和附录F的规定。 3.0.17 试验工作结束后,应编制试验报告。试

22、验报告应包括下 列内容: 1 报告正文包括工程概况、工程地质条件、主要岩石力学 7 问题、试验目的、试验内容、试验布置、试验方法、试验数量、 试验成果整理与分析、试验最佳值及主要结论。 2 报告附图包括地质图、试验洞(坑、槽)或露头的展示 图、钻孔柱状图、试件或试点(体)地质素描图、试验布置图、 试验安装图、试验成果曲线。 3 报告编写、校核及逐级审核人员签名。 8 4 岩块物理性质试验 4.1 含水率试验 4.1.1 岩石含水率试验应采用烘干法,适用于各类岩石。 4.1.2 试件制备应符合下列规定: 1 试件应在现场采取,不得采用爆破取样,室内不得采用 湿法加工。试件在采取、运输、储存和制备

23、过程中应保持天然含 水率状态。 2 试件尺寸应大于组成岩石最大颗粒粒径的10倍。 3 试件质量宜为40200g。 4 每组试件数量不宜少于6个。 4.1.3 试件描述应包括下列内容: 1 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。 2 为保持试件天然含水状态所采取的措施。 4.1.4 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 烘箱和干燥器。 2 天平(感量0.01g)。 3 具有密封盖的试样盒。 4.1.5 试验步骤应符合下列规定: 1 制备试件并称其质量。 2 将试件放入烘箱,在105110的恒温下烘干,烘干时 间不应少于24h。 3 将试件从烘箱中取出,放入干燥器内冷却至室温,称试 件质量。 4 重复

24、本条2款、3款步骤,直到相邻两次称量之差不超 过后一次称量的0.1%。 5 称量准确至0.01g。 4.1.6 试验成果整理应符合下列规定: 9 1 岩石含水率应按式(4.1.6)计算: 0=m0-mdm d 100(4.1.6) 式中 0岩石含水率,%; m0试件烘干前的质量,g; md试件烘干后的质量,g。 2 计算值精确至0.01。 4.1.7 试验记录应包括工程名称、岩石名称、试件编号、试件 描述、试件烘干前后的质量、试验人员、试验日期。 4.2 吸水性试验 4.2.1 岩石吸水性试验可分为自然吸水率试验和饱和吸水率试 验。岩石自然吸水率应采用自由吸水法测定,饱和吸水率应采用 煮沸法或

25、真空抽气法测定。该试验适用于遇水不崩解、不溶解和 不干缩湿胀的岩石。 4.2.2 试件制备应符合下列规定: 1 试件宜采用规则形状,在试件制备困难时可采用不规则 形状。 2 规则试件尺寸应符合下列规定: 1)圆柱体直径或方柱体边长宜为4854mm。 2)试件高度不宜小于50mm。 3 不规则试件应符合下列规定: 1)边长为4060mm的浑圆形岩块。 2)试件质量宜为150200g。 4 含大颗粒岩石的试件直径或边长应大于最大颗粒粒径的 10倍。 5 每组试件块数不应少于3块。 4.2.3 试件描述应包括下列内容: 1 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。 01 2 裂隙分布。 3 试件形状。

26、4.2.4 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 钻石机、切石机、磨石机。 2 烘箱、干燥器。 3 天平(感量0.01g)。 4 水槽。 5 真空抽气设备或煮沸设备。 4.2.5 试验步骤应符合下列规定: 1 清除试件表面的尘土和松动颗粒。对软岩和极软岩,试 件应采取保护措施,防止试件在吸水过程中掉块或崩解。 2 试件烘干应符合4.1.5条24款的规定。 3 采用自由吸水法测定岩石自然吸水率时,应将试件放入 水槽,先注水至试件高度的1/4处,以后每隔2h分别注水至试 件高度的1/2和3/4处,6h后全部浸没试件。试件全部浸入在 水中自由吸水48h后,取出试件拭干表面水分并称量。 4 对自由吸水后

27、的试件应强制饱和,并应符合下列规定: 1)采用煮沸法饱和试件时,煮沸容器内的水面应始终高 于试件,煮沸时间不得少于6h。经煮沸的试件应放置 在原容器中冷却至室温,取出试件拭干表面水分并 称量。 2)采用真空抽气法饱和试件时,饱和试件容器内的水面 应高于试件,真空压力表读数宜为试验所在地大气压 值,直至无气泡逸出为止,且抽气时间不得少于4h。 经真空抽气的试件应放置在原容器中,在大气压力下 静置4h,取出试件拭干表面的水分并称量。 5 称量精确至0.01g。 4.2.6 试验成果整理应符合下列规定: 1 岩石的自然吸水率、饱和吸水率及饱水系数应分别按式 (4.2.61)式(4.2.63)计算:

28、11 a=ma-mdm d 100(4.2.61) s=ms-mdm d 100(4.2.62) k=a s (4.2.63) 式中 a自然吸水率,%; s饱和吸水率,%; ma试件浸水48h后的质量,g; ms试件强制饱和后的质量,g; k饱水系数。 2 计算值精确至0.01。 4.2.7 试验记录应包括工程名称、岩石名称、试件编号、试件 描述、试验方法、干试件质量、浸水后试件质量、强制饱和后试 件质量、试验人员、试验日期。 4.3 颗粒密度试验 4.3.1 岩石颗粒密度试验可采用比重瓶法或水中称量法。比重 瓶法适用于各类岩石,水中称量法适用于除遇水崩解、溶解和干 缩湿胀的其他各类岩石。 4

29、.3.2 比重瓶法试件制备应符合下列规定: 1 将岩石试样用粉碎机粉碎成岩粉,使之全部通过 0.25mm筛孔,用磁铁吸去铁屑。 2 对含有磁性矿物的岩石,应采用瓷研钵或玛瑙研钵粉碎, 使之全部通过0.25mm的筛孔。 4.3.3 水中称量法试件制备应符合下列规定: 1 试件可采用规则或不规则形状。 2 试件最小尺寸应大于组成岩石最大颗粒粒径的10倍。 3 每个试件质量不宜小于150g。 4 每组试件块数不应少于3块。 4.3.4 试件描述应包括下列内容: 21 1 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。 2 试件粉碎方法。 3 试件形状。 4.3.5 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 钻石机、

30、切石机、磨石机。 2 粉碎机、瓷研钵或玛瑙研钵、磁铁块。 3 筛(孔径0.25mm)。 4 天平(称量200g,感量0.001g)。 5 烘箱和干燥器。 6 真空抽气设备或煮沸设备。 7 恒温水槽。 8 短颈比重瓶(容积100mL)。 9 温度计(量程050,最小分度值0.5)。 10 水中称量装置。 4.3.6 比重瓶法试验步骤应符合下列规定: 1 将制备好的岩粉置于105110的恒温下烘干,烘干时 间不得少于6h,然后放入干燥器内冷却至室温。 2 用四分法取其中两份岩粉,每份岩粉质量宜为15g。 3 将称量后的岩粉装入烘干的比重瓶内,注入试液(水或 煤油)至比重瓶容积的1/2处。对含水溶性

31、矿物的岩石,应使用 煤油作试液。 4 当使用水作试液时,可采用煮沸法或真空抽气法排除气 体。当使用煤油作试液时,应采用真空抽气法排除气体。 5 当采用煮沸法排除气体时,煮沸后加热时间不应少于 1h。当采用真空抽气法排除气体时,真空压力表读数宜为试验 所在地大气压值,抽气应抽至无气泡逸出为止,且继续抽气时间 应不少于1h。 6 将经过排除气体的试液注入比重瓶至近满,然后置于恒 温水槽内,使瓶内温度保持稳定,上部悬液澄清,测量瓶内试液 的温度。 31 7 塞好瓶塞,使多余的试液自瓶塞毛细孔中溢出,将瓶外 擦干,称瓶、试液和岩粉的总质量。 8 洗净比重瓶,注入经排除气体并与试验同温度的试液至 比重瓶

32、内,按本条6款、7款规定称瓶和试液的总质量。 9 本试验应进行两次平行试验。 10 称量应准确至0.001g,温度应准确至0.5。 4.3.7 水中称量法试验步骤应符合下列规定: 1 按4.2.5条24款的规定对试件烘干、自然吸水和强制 饱和。 2 将强制饱和的试件置于水中称量装置上,将试件在水中 称量,并测量水温。 3 称量准确至0.01g,温度应准确至0.5。 4.3.8 试验成果整理应符合下列规定: 1 比重瓶法试验岩石颗粒密度应按式(4.3.81)计算: p=mdpm 1+md-m2 w1(4.3.81) 式中 p颗粒密度,g/cm3; m1比重瓶和试液总质量,g; m2比重瓶、试液和

33、岩粉总质量,g; mdp烘干岩粉的质量,g; w1试验温度条件下试液密度,g/cm3。水的密度可按 附录E中表E.0.31取值。 2 对于用煤油作试液时,煤油的密度应按式(4.3.82) 计算: 0=m1-m3m 10-m3 w(4.3.82) 式中 0煤油密度,g/cm3; w水的密度,g/cm3; m1瓶和煤油总质量,g; m10瓶和水总质量,g; 41 m3比重瓶质量,g。 3 比重瓶法试验两次平行测定的允许偏差为0.02g/cm3, 应取两次测值的平均值作为试验结果。 4 水中称量法试验岩石颗粒密度应按式(4.3.83)计算: p=mdm d-mw w(4.3.83) 式中 mw强制饱

34、和试件在水中的称量,g。 5 计算值精确至0.01g/cm3。 4.3.9 试验记录应包括工程名称、岩石名称、试件编号、试件 描述、试验方法、试验人员、试验日期。 比重瓶法试验还应记录比重瓶编号、试液温度、试液密度、 干岩粉质量、瓶和试液总质量、瓶和试液及岩粉总质量。水中称 量法试验还应记录试件的干质量、浸水后质量、强制饱和后质 量、试件在水中的称量、水的密度。 4.4 块体密度试验 4.4.1 岩石块体密度试验可采用量积法、水中称量法或密封法。 量积法适用于能制备成规则试件的各类岩石,水中称量法适用于 除遇水崩解、溶解和干缩湿胀的其他各类岩石,密封法适用于不 能用量积法或直接在水中称量进行试

35、验的岩石。当采用密封法进 行块体密度试验时,应同时测定岩石的天然含水率,密封材料可 选用石蜡或高分子树脂胶涂料。 4.4.2 量积法试件制备应符合下列规定: 1 试件尺寸应符合4.2.2条2款的规定。 2 试件高度、直径或边长的允许偏差为0.3mm。 3 试件两端面的不平行度允许偏差为0.05mm。 4 端面应垂直于试件轴线,允许偏差为0.25。 5 方柱体或立方体试件相邻两面应互相垂直,允许偏差为 0.25。 4.4.3 水中称量法试件制备应符合4.3.3条的规定。 51 4.4.4 密封法试件宜采用边长为4060mm的近似立方体或浑 圆状体。 4.4.5 进行块体干密度试验时每组试件数量不

36、得少于3个,块 体湿密度试验时试件数量不宜少于5个。 4.4.6 试件描述应包括下列内容: 1 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。 2 裂隙分布。 3 试件形状。 4.4.7 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 钻石机、切石机、磨石机和车床。 2 烘箱和干燥器。 3 天平(称量200g,感量0.01g)。 4 游标卡尺(量程200mm,最小分度值0.01mm)。 5 测量平台。 6 石蜡及融蜡设备。 7 水中称量装置。 8 高分子树脂胶涂料及配制涂料的用具。 4.4.8 量积法试验步骤应符合下列规定: 1 测量试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个方向的 直径或边长,按平均值计算截面积。 2

37、 测量两端面周边上对称四点和中心点处的高度,计算高 度平均值。 3 测量天然密度时,应称试件在天然状态下的质量。 4 测量烘干密度和饱和密度时,应按4.2.5条24款中的 规定将试件烘干后称量和饱和后称量。 5 长度测量准确至0.01mm,称量准确至0.01g。 4.4.9 水中称量法试验步骤应符合4.3.7条的规定。 4.4.10 石蜡密封法试验步骤应符合下列规定: 1 制备试件并称量。 2 将试件系上细线,置于温度60左右的融蜡中12s, 61 使试件表面均匀涂上蜡膜,厚度宜为1mm。当蜡膜有气泡时, 应用热针刺穿并用蜡液涂平,待冷却后称蜡封试件质量。 3 将蜡封试件置于水中称量。 4 取

38、出试件,拭干表面水分后再次称量。当浸水后的蜡封 试件质量增加时,应重新试验。 5 称量准确至0.01g。 4.4.11 高分子树脂胶涂料密封法试验步骤应符合下列规定: 1 制备试件并称量。 2 配制高分子树脂胶。可取聚氯乙烯树脂和环己酮质量之 比为14,先将粉末状的树脂倒入磨口玻璃瓶内,然后再将环 己酮加入,用玻璃棒搅拌均匀,盖好瓶口,待粉末完全溶解呈透 明状胶液后即可使用。 3 用毛笔将高分子树脂胶均匀涂抹于试件表面,宜涂刷两 遍。待溶剂挥发,在试件表面形成一层薄膜后,称涂层与试件总 质量。 4 其余步骤应符4.4.10条35款的规定。 4.4.12 试验成果整理应符合下列规定: 1 量积法

39、岩石块体密度应按式(4.4.121)式 (4.4.123)计算: 0=m0AH(4.4.121) d=mdAH(4.4.122) s=msAH(4.4.123) 式中 0天然密度,g/cm3; d干密度,g/cm3; s饱和密度,g/cm3; A试件截面积,cm2; H试件高度,cm。 71 2 水中称量法岩石块体密度应按式(4.4.124)式 (4.4.126)计算: 0=m0m s-mw w(4.4.124) d=mdm s-mw w(4.4.125) s=msm s-mw w(4.4.126) 3 石蜡密封法岩石块体密度应按式(4.4.127)和式 (4.4.128)计算: 0=m0m

40、lp-mlw w- mlp-m0 l (4.4.127) d=01+0.01 0 (4.4.128) 式中 mlp蜡封试件质量,g; mlw蜡封试件水中称量,g; l石蜡密度,g/cm3。 4 高分子树脂胶涂料密封法岩石块体密度应按式(4.4.129) 和式(4.4.1210)计算: 0=m0m n-mnw w- mn-m0 n (4.4.129) d=01+0.01 0 (4.4.1210) 式中 mn涂封高分子树脂胶试件质量,g; mnw涂封高分子树脂胶试件水中称量,g; n高分子树脂胶密度,g/cm3。 5 岩石孔隙率应按式(4.4.1211)计算: np=1-d p 100(4.4.1

41、211) 式中 np岩石孔隙率,%。 81 6 密度计算精确至0.01g/cm3,孔隙率计算精确至0.01%。 4.4.13 试验记录应包括工程名称、岩石名称、试件编号、试件 描述、试验方法、试件在各种含水状态下的质量、试件水中称 量、试件尺寸、水的密度、石蜡或高分子树脂胶的密度、试验人 员、试验日期。 4.5 膨胀性试验 4.5.1 岩石膨胀性试验可分为自由膨胀率试验、侧向约束膨胀 率试验和体积不变条件下膨胀压力试验。自由膨胀率试验适用于 遇水不易崩解的岩石,侧向约束膨胀率试验和体积不变条件下膨 胀压力试验适用于各类岩石。 4.5.2 试件制备应符合下列规定: 1 试样应在现场采用干钻法采取

42、,并保持天然含水状态。 2 自由膨胀率试验每组试件数量不应少于3个,试件尺寸 应符合下列规定: 1)圆柱体试件直径宜为5060mm,高度宜等于直径。 两端面不平行度允许偏差为0.05mm,垂直度允许 偏差为0.25。 2)正方体试件边长宜为5060mm,两端面不平行度允 许偏差为0.05mm,垂直度允许偏差为0.25。 3 侧向约束膨胀率试验每组试件数量不应少于3个,试件 应为圆柱体,直径宜为50mm,其尺寸与试验金属套环直径的允 许偏差为-0.10mm,高度不宜小于20mm,且应大于岩石最 大颗粒粒径的10倍。两端面不平行度允许偏差为0.05mm, 且应垂直于试件轴线,垂直度允许偏差为0.2

43、5。 4 体积不变条件下岩石膨胀压力试验,试件数量视所要求 的受力方向而定,同一膨胀方向每组试件的数量不应少于3个。 试件规格和精度应符合本条3款的规定。 4.5.3 试件描述应包括下列内容: 1 岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。 91 2 膨胀变形和加载方向分别与层理、片理、裂隙之间的 关系。 3 试件加工方法。 4.5.4 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 钻石机、切石机、磨石机和车床。 2 测量平台、角尺,游标卡尺、放大镜。 3 天平(称量不小于500g,感量为0.01g)。 4 自由膨胀试验仪(见图4.5.41)。 1铝板;2透水板;3试样;4紫铜片;5容器 图4.5.41 自由

44、膨胀试验仪示意图 5 侧向约束膨胀率试验仪。 6 膨胀压力试验仪、压力传感器(见图4.5.42)。 7 千分表。 8 温度计(量程50,最小分度值0.5)。 4.5.5 自由膨胀率试验步骤应符合下列规定: 1 将试件放入自由膨胀试验仪内,在试件上、下端分别放 置透水板,顶部放置一块金属板。 2 在试件上部和四侧对称的中心部位分别安装千分表,四 侧千分表与试件接触处宜粘贴一块紫铜片。 3 每隔10min记录千分表读数一次,直至连续三次读数 不变。 02 1螺母;2平垫圈;3横梁;4螺母;5立柱;6接头; 7压力传感器;8上压板;9金属透水板;10试件; 11套环;12调整件;13容器 图4.5.

45、42 岩石膨胀压力试验仪示意图 4 缓慢向容器内注水,直至淹没上部透水板并立即读数。 5 第一小时,每隔10min测读变形一次;以后每隔1h测 读变形一次,直至相邻三次读数差不大于0.001mm即可认为稳 定,但浸水试验时间不应少于48h。 6 整个试验过程中应保持水位不变,水温变化不应大 于2。 7 试验过程及试验结束后,应详细描述试件的崩解、开裂、 掉块、表面泥化和软化现象。根据需要可对试块进行矿物鉴定、 X衍射分析和差热分析。 4.5.6 侧向约束膨胀试验步骤应符合下列规定: 1 在内壁涂有凡士林的金属套环内,先在其底部放置一块 金属透水板和一张薄型滤纸,接着放置试件,其上再放置一张薄

46、型滤纸和一块金属透水板,最后在顶部放置固定金属载荷板,并 安装千分表。金属载荷板质量应对试件产生5kPa的压力,金属 套环高度不应小于试件高度和两块透水板厚度之和。 2 试验步骤及稳定标准应符合4.5.5条36款的规定。 12 3 试验结束后,应描述试件表面的泥化和软化现象。根据 需要可对试件进行矿物鉴定、X衍射分析和差热分析。 4.5.7 体积不变条件下的膨胀压力试验步骤应符合下列规定: 1 将试件放入内壁涂有凡士林的金属环内,并在试件上、 下端分别放置一张薄型滤纸和金属透水板。 2 安装加压系统及测量试件变形的千分表,使加压的中心 线和试件中心线同轴,不得出现偏心载荷。 3 对试件施加10

47、kPa的压力,测记千分表读数,每隔 10min测读一次,连续三次读数不变时,重新调整千分表并记录 千分表读数。 4 向盛水容器内缓慢注水,直至淹没上部透水板。观测千 分表的变化,当变形量达到0.001mm时,调节所施加的压力, 使试件膨胀变形在整个试验过程中维持在0.001mm以内。 5 开始时每隔10min读数一次,连续三次读数差小于 0.001mm时,改为每1h读数一次,连续三次读数差小于 0.001mm时,即可认为稳定并记录试验压力。浸水后总的试验 时间不应少于48h。 6 试验过程中应保持水位不变,水温变化不应大于2。 7 试验结束后,应描述试件表面的泥化和软化现象。根据 需要可对试件

48、进行矿物鉴定、X衍射分析和差热分析。 4.5.8 试验成果整理应符合下列规定: 1 岩石自由膨胀率、侧向约束膨胀率和膨胀压力应按式 (4.5.81)式(4.5.84)计算: Vh=UhH100(4.5.81) Vd=UdD100(4.5.82) Vhp=UhpH100(4.5.83) pv=PA(4.5.84) 22 式中 Vh轴向自由膨胀率,%; Vd径向自由膨胀率,%; Vhp有侧向约束轴向膨胀率,%; pv膨胀压力,MPa; Uh试件轴向变形量,mm; H试件高度,mm; Ud试件径向平均变形量,mm; D试件直径或边长,mm; Uhp侧向约束轴向变形量,mm; P轴向载荷,N; A试件

49、截面积,mm2。 2 计算值取三位有效数字。 3 分别绘制轴向自由膨胀率Vh与时间t及径向自由膨胀率 Vd与时间t的关系曲线,确定最大轴向及径向自由膨胀率。 4 绘制侧向约束轴向膨胀率Vhp与时间t的关系曲线,确定 最大侧向约束轴向膨胀率。 5 绘制膨胀压力pv与时间t的关系曲线,确定最大膨胀 压力。 4.5.9 试验记录应包括工程名称、岩石名称、试件编号、试件 描述、试件尺寸、试验温度、试验时间、径向变形、轴向变形、 轴向载荷、试验人员、试验日期。 4.6 耐崩解性试验 4.6.1 岩石耐崩解性试验可适用于遇水易崩解的各类岩石。 4.6.2 试件制备应符合下列规定: 1 现场采取的试样应保持天然含水率,并密封装箱。 2 试件为浑圆形,每个试件质量应为4060g。 3 每组试件数量不应少于20个。 4.6.3 试件描述应包括岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构 造、风化程度、胶结物性质。 32 4.6.4 主要仪器和设备应包括下列各项: 1 烘箱及干燥器。 2 天平(称量大于2000g,感量0.01g)。 3 温度计(量程050,最小分度值0.5)。 4 耐崩解性试验仪。由动力装置、圆柱形筛筒和水槽组成 (见图4.6.4),其中圆柱形筛筒长100mm,直径140mm,筛孔 直径2mm。 1水槽;2蜗杆;3轴套;4蜗轮; 5大轴;6马达;7筛筒 图4.6.4 耐崩解性试验仪