9作业指导书岩土原位测试.doc

作 业 指 导 书
(岩土原位测试)

编 写：卢泳、吕宜媛、黄衍农
审 核：马鹏、周建胜
批 准：钟聪达
版 号：第1版
文件编号：HDJC/SG-09-2002
生效日期：2003年1月1日

目 录

1 适用范围 6
2 岩体变（弹）性模量测试 6
2.1试验依据、技术标准 6
2.2试验目的 6
2.3试验原理 6
2.4试验仪器设备 6
2.5试验准备 7
2.6现场试验 8
2.7资料整理与成果分析 8
2.8报告内容 9
3 岩体抗剪强度测试 10
3.1试验依据、技术标准 10
3.2试验目的 10
3.3试验原理 10
3.4试验仪器设备 10
3.5试验准备 10
3.6现场试验 11
3.7资料整理与成果分析 14
3.8报告内容 14
4 岩体地应力测试 14
4.1引言 14
4.2测试依据、技术标准 15
4.3测试目的 15
4.4测试原理 15
4.5测试仪器设备 15
4.6测试准备 15
4.7现场测试 16
4.8地应力值计算与成果分析 17
4.9报告内容 22
5 洞室收敛变形测试 22
5.1适用范围 22
5.2检验所遵循的依据、技术标准 22
5.3检测目的 22
5.3检测原理 23
5.4仪器设备 23
5.5检测准备 23
5.6现场检测 24
5.7资料整理与成果分析 24
5.8报告内容 25
6 地基土十字板剪切强度测试 25
6.1适用范围 25
6.2检验所遵循的依据、技术标准 25
6.3检测原理 25
6.4仪器设备 25
6.5仪器操作步骤 26
6.6资料整理与成果分析 26
6.7报告内容 27
7 土体深层竖向变形测试 28
7.1适用范围 28
7.2检验所遵循的依据、技术 28
7.3检测目的 28
7.4检测原理 28
7.5仪器设备 28
7.6检测准备 28
7.7现场检测 29
7.8资料整理与成果分析 29
7.7报告内容 29
8 岩体深层变形测试 30
8.1钻孔轴向岩体位移观测 30
8.2钻孔横向岩体位移观测 32
9 土体深层水平位移测试 35
9.1适用范围 35
9.2检验所遵循的依据、技术标准 35
9.3仪器设备 35
9.4检测准备 36
9.5现场检测 36
9.6资料整理与成果分析 36
9.7报告内容 37
10 地基土孔隙水压力 37
10.1适用范围 37
10.2检验所遵循的依据、技术标准 37
10.3仪器设备 37
10.4检测准备 38
10.5现场检测 39
10.6资料整理与成果分析 40
10.7报告内容 40
11 地基土剪切波测试 41
11.1适用范围 41
11.2检测依据 41
11.3仪器功能 41
11.3仪器的主要部件 41
11.4检测原理 41
11.5测试步骤 41
11.6资料整理与成果分析 43
11.7仪器的保养 43

1 适用范围
本指导书适用于以下项目的测试：
（1） 岩体变（弹）性模量测试
（2） 岩体抗剪强度测试
（3） 岩体地应力测试
（4） 洞室收敛变形测试
（5） 地基土十字板剪切强度测试
（6） 土体深层竖向变形测试
（7） 岩体深层变形测试
（8） 土体深层水平位移测试
（9） 地基土孔隙水压力
（10） 地基土剪切波测试
2 岩体变（弹）性模量测试
2.1试验依据、技术标准
（1） 中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；
（2） 检测任务单要求。
2.2试验目的
测定岩体的弹性模量和在各级压力作用下的变形模量。
2.3试验原理
岩体为非线形弹塑性材料，在压力作用下，岩体产生变形（一部分为弹性变形，另一部分为塑性变形）。根据岩体的变形特性和弹塑性理论，对岩体施加不同的压力，测量岩体的变形量，计算岩体的弹性模量和各级压力作用下的变形模量。
2.4试验仪器设备
主要试验计量仪器设备为千斤顶、压力表和千分表，且应在校准有效期内。
2.5试验准备
2.5.1试验选点
按照任务书要求，与工程地质人员一起选择确定试点位置。试点边缘至洞壁边缘距离应大于承压板直径或边长的1.5倍，至洞口或掌子面距离应大于承压板承压板直径或边长的2倍，至临空面距离应大于承压板直径或边长的6倍，试点间距应大于承压板直径或边长的3倍。
2.5.2试样制备
（1）试点表层受扰动岩体应清除干净。
（2）承压面应加凿平整，并用砂轮打磨，起伏差应小于承压板直径或边长的1%。承压面以外1.5倍承压板直径范围内岩体表面应平整，无松动块石。
2.5.3试样地质描述
一般由工程地质人员进行，试验人员协助，描述以下内容：
（1）试验洞编号、位置、方位、洞深、底板高程、断面形状和尺寸；
（2）试点编号、位置和尺寸；
（3）岩石名称、结构、主要矿物成分和颜色。
（4）层理、片理、劈理、节理、裂隙等各类结构面及断层带的出露位置、产状、宽度、延伸情况、连续性、密度、与受力方向的关系等，各类结构面的成因类型、力学属性、粗糙程度、充填物性质和成分、软化泥化情况，岩脉穿插情况与围岩接触关系。
（5）风化程度和风化特点；
（6）渗水出露位置和渗水量；
（7）岩爆和岩体变型情况。
2.5.4设备准备
采用刚性承压板法。主要设备如下：
（1）根据试验任务书或设计要求，并考虑设备条件，确定受力方向，最大压力，压力分级，由此，选择千斤顶和油泵。千斤顶、压力表必须在标定期内使用。
（2）检查千分表，且应在标定期内。
2.6现场试验
2.6.1设备安装
（1）承压板、千斤顶、传力柱中心应在同一轴线上，且与试点面垂。
（2）在试点面上抹一层厚约5mm高强度水泥沙浆，传力柱后座用水泥沙浆基本找平。
（3）将承压板贴上试点，千斤顶加压约1mPa，使部分砂浆挤出，此后保持约12～24小时，砂浆具足够强度，方可试验。
（4）在承压板上对称布置4只千分表，千分表应有约100μm初读数，表针与承压板垂直，表座应牢固。
2.6.2现场试验
加压系统采用逐级一次循环法：
（1）读记测表处读数。
（2）每级压力加压或退压后应立即读数，以后每隔10min读数一次，当所有测表相临两次读数差与同级压力下第一次读数和前一级压力下最后一次读数差之比小于5%时，即可施加或退至下一级压力。退压稳定标准与加压相同。
2.7资料整理与成果分析
（1）根据4只千分表读数平均值计算岩体的总变形和弹性变形；
（2）以压力p(MPa)作纵坐标，变形W0 (mm)作横坐标绘制压力~变形关系曲线；
（3）按下列公式计算岩体变形（弹性）模量
E=(π/4)(1-μ2)pD/W
式中 E——变形模量或弹性模量，Mpa；当以全变形W0代入
式中计算时为变形模量E0；当以弹性变形We代入
式中计算时为弹性模量Ee。
W——岩体表面变形，cm；
p——按承压面单位面积计算的压力，MPa；
D——承压板直径，cm；
µ——岩体泊桑比。
2.8报告内容
报告主要内容
（1）试验点所处地区的地形地貌、地质构造等；
（2）试验方法原理，试验设备操作过程；
（3）根据试验所得数据进计算，绘制图形；
（4）试验成果分析；
（5）结论。
3 岩体抗剪强度测试
3.1试验依据、技术标准
（1） 中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；
（2） 检测任务单要求。
3.2试验目的
测定岩体的强度。
3.3试验原理
岩体的破坏机理符合摩尔—库仑破坏准则。根据此破坏准则，在某一正应力作用下，岩体达到破坏时，有一个破坏剪应力，多组正应力和破坏剪应力可绘制破坏剪应力~正应力关系线，此关系线方程就是岩体的强度计算式。
3.4试验仪器设备
主要试验计量仪器设备为千斤顶、压力表和千分表，且应在校准有效期内。
3.5试验准备
3.5.1试体布置及加工尺寸
按照任务书要求，与工程地质人员一起选择确定试点位置。
（1）每组试体数量不宜少于5个；
（2）同一试验岩体的岩性应基本相同，基岩面下部不得有贯穿裂隙通过；
（3）剪切面面积不宜小于2500cm2，最小边长不宜小于50cm；
（4）加工的基岩面尺寸应大于剪切面尺寸的10～20cm，各试体间距不宜小于1倍最小边长；
（5）基岩面起伏差应为推力方向边长的1%～2%，同一组试验基岩面起伏差宜一致；
（6）试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间，平推法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平，浮渣应清除干净。
3.5.2试件制备
3.5.2.1混凝土与岩体接触面直剪试验
（1）去除基岩面表面松动岩块，并冲洗干净。混凝土试体高度略大于推力方向边长的2/3。
（2）按工程设计采用的混凝土配合比浇筑试体。混凝土可直接浇筑在基岩面上，也可先在基岩面上浇筑一层5cm的砂浆垫层，再浇筑混凝土试体。在已凿好的岩体表面上安放砼试件模板（抗剪面积为50×50cm2），距推力面约2cm处安放一层钢筋网，然后分层（每层厚度约10~15cm）浇筑砼。
（3）制备混凝土试体的同时，在试体预定部位埋设测量位移的标点。
（4）在浇筑混凝土和砂浆垫层的同时，应制备一定数量的混凝土和砂浆试件，试验前定期测定其抗压强度。
（5）混凝土试件顶面应平行剪切面，推力面与剪切面垂直，或按预定的推力夹角浇筑成斜面（斜推法）。
（6）对混凝土试体和试件进行养护，养护时间不宜少于28天。
（7）试体可在天然含水状态下剪切。需要时，可在人工浸水条件下剪切。
（8）载荷的反力部位应有足够的强度，反力部位岩体表面应大致凿平。
3.5.2.2结构面直剪试验和岩体直剪试验
采用人工在预剪面上盘岩体切割出一个立方体试件，试件剪切面积约50×50cm2，高约20～30cm，试件间距大于30cm。对于结构面倾角大于30°的试件，为防止其在试验前受到扰动，采用先切割试件顶边和两侧，再用锚杆和铁板使试件与下盘固定（试验时把锚杆锯断），然后切割底边，并用木柱加以支撑，最后用混凝土（受压面加钢筋网片）包裹成型，天然养护。
3.6现场试验
3.6.1试验设备的安装
（1）安装载荷系统时，宜先安装法向再安装剪切向。法向载荷与剪切载荷的合力作用电应位于剪切面中心。
（2）法向载荷系统安装
l 在试体顶部铺设一层水泥砂浆，放上钢垫板，垫板应平行预定剪切面。
l 在垫板上依次安放滚轴排、垫板、千斤顶、垫板、传力柱、顶部垫板。
l 在顶部垫板和岩面之间浇筑混凝土或砂浆、或安装反力装置。
l 整个法向载荷系统的所有部件，应保持在加载方向的同一轴线上，垂直预定剪切面。
l 法向荷载系统应具有足够的强度和刚度。当剪切面为倾斜或载荷系统超过一定高度时，应对法向载荷系统进行支撑。
l 安装完毕后，启动千斤顶，施加接触压力使整个法向载荷系统接触紧密。千斤顶活塞应预留足够的行程。
l 在露天场地或无法利用洞室顶板作为反力支撑时，可采用地锚作为反力装置。当法向载荷较小时，也可采用重法。
（3）剪切载荷系统安装
l 在试体剪切载荷受力面用水泥浆粘贴一块条形垫板，垫板底部与剪切面之间应预留约1cm的间隙。
l 在条形垫板后依次安放传力快、千斤顶、垫板。斜推法还应加滚轴排。在垫板和反力座之间浇筑混凝土或砂浆。
l 当混凝土试体推力面与剪切面垂直且采用斜推法时，在垫板后依次安装斜垫板、千斤顶、垫板。
l 安装剪切载荷系统时，千斤顶应严格定位。平推法推力中心线应平行预剪面，且与剪切面的距离不应大于剪切方向试体边长的5%；斜推法推力中心线应通过剪切面中心。
（4）测量系统安装
l 测量支架的支点应在基岩变形影响范围以外，支架应具有足够的刚度。
l 在支架上依次装测量表架和测表。在试体两侧的对称部位分别安装测量切向和法向（绝对位移）的测表，每侧法向、切向位移测表不得少于2只。
l 根据需要可布置测量试体与基岩面之间相对位移的测表。
3.6.2试验方法
试验采用平推法或斜推法，推力方向宜与工程的受力方向一致。斜推法的推力中心线与剪切面夹角宜为12°～17°。
应根据混凝土试件抗压强度试验结果确认混凝土强度达到设计要求后，进行试验。同一组试体的混凝土抗压强度应基本一致。
（1） 检查各测表的工作状态，测读初始读数。
（2） 每个试体上分别施加不同的法向载荷，其值为最大法向载荷的等差值。剪切面上的最大法向应力宜大于工程应力。
（3） 每个试体的法向载荷宜分为3～5级施加。
（4） 法向载荷施加采用时间控制，加载后立即测读法向位移，5min后再测读一次，即可施加下一级载荷。加至预定载荷后，仍按每5min测读一次，当连续两次法向位移之差不大于0.01mm时，可开始施加剪切载荷。
（5） 剪切载荷按预估的最大值分8～10级施加，当剪切位移增量为前一级位移增量的1.5倍时，宜将级差减半。
（6） 剪切过程中法向应力应始终保持为常数。采用斜推法时，应同步降低因施加剪切载荷而产生的法向分量的增量，保持法向载荷不变。
（7） 剪切载荷施加采用时间控制，每5min加载一级，施加前后对法向和切向位移测表各测读一次。接近剪断时，应加密测读载荷和位移，峰值前不得小于10组读数。
（8） 试体被剪断时，测读剪切载荷峰值。根据需要可继续施加载荷，直到剪切载荷值趋于稳定。
（9） 当剪切载荷无法稳定或剪切位移明显增大时，测读剪切载荷峰值。在剪切载荷缓慢退至零的过程中，法向应力应保持常数，测读试体回弹位移读数。
（10） 调整设备与测表按本条5～8款的规定沿剪断面进行抗剪（摩擦）试验。剪切载荷可根据抗剪断试验的终点稳定值为最大值进行分级。
（11） 试验过程中，对加载设备和测表使用情况、试体发出的响声、混凝土和岩石出现松动、掉块和裂缝开裂等现象，均应作详细描述和记录。
（12） 试验结束后，翻转试体，测量实际剪切面面积。详细记录剪切面破坏情况、擦痕的分布、方向及长度。应描述岩体和混凝土内局部被剪断的部位和大小、剪切面上碎屑物质的性质和分布。
3.7资料整理与成果分析
（1）平推法试验按下列公式计算各法向载荷下的法向应力和剪切应力：

式中 s ——作用于剪切面上的法向应力，MPa；
t ——作用于剪切面上的剪应力，MPa；
P ——作用于剪切面上的总法向载荷，N；
Q ——作用于剪切面上的总剪切载荷，N；
A ——剪切面面积，mm2；
（2）斜推法试验按下列计算法向应力和剪切应力：

式中 a——斜向载荷施力方向与剪切面之间的夹角。
（3）绘制各法向应力下的剪切应力τ与剪切位移μs及法向位移μn关系曲线。根据关系曲线，确定各法向应力下的抗剪断峰值和抗剪峰值。
（4）绘制法向应力s与其对应的抗剪断峰值和抗剪峰值关系曲线。按库仑表达式确定相应的抗剪强度参数。
3.8报告内容
报告主要内容
（1）试验点所处地区的地形地貌、地质构造等；
（2）试验方法原理，试验设备操作过程；
（3）根据试验所得数据进计算，绘制图形；
（4）试验成果分析；
（5）结论。
4 岩体地应力测试
4.1引言
适用于水压致裂法地应力的测试。
根据工程要求，可进行三维地应力测试和单孔（深孔）平面应力测试。
4.2测试依据、技术标准
（1） 中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；
（2） 检测任务单要求。
4.3测试目的
测定岩体的平面地应力和三维地应力。
4.4测试原理
岩体的破坏机理符合摩尔—库仑破坏准则。根据此破坏准则，在某一正应力作用下，岩体达到破坏时，有一个破坏剪应力，多组正应力和破坏剪应力可绘制破坏剪应力~正应力关系线，此关系线方程就是岩体的强度计算式。
4.5测试仪器设备
主要测试计量仪器设备为压力表、计录器和三角尺，且应在校准有效期内。
4.6测试准备
（1）仔细了解设计要求，确定试验方法。
（2）提出钻孔要求：孔位（与地质人员商定，要求岩体完整或较完整）、孔径、孔深。
三维地应力测试：钻孔孔径Φ75mm，三个钻孔大致相互垂直，每孔孔深不少于25m，其中需有一个铅垂孔，另两孔在水平面上夹角大致为90°，具约5°仰角，以利清孔；
单孔（深孔）平面地应力测试：一般钻孔孔径Φ59mm，大多为铅垂向深孔，孔深根据设计要求确定。
钻孔应符合下列要求：
l 用金刚石钻头清水钻进；
l 要求钻孔全孔取芯，岩芯采取率高于80%，以便根据岩芯确定合适的测试段位置；
l 孔口套管应下至新鲜基岩并用水泥固结，孔内不得有垮塌掉块现象，如遇破碎带应采用水泥护孔，准确测水泥护孔的位置。
l 误差不得超过1mm。
（3）测段选择
根据岩芯，选择岩芯完整、无（或很少）发育节理裂隙，岩芯直径均匀、无太大变化的位置，同时考虑边界条件，以及设计的要求，最终确定测段位置。三维地应力测试，每孔不少于4段，单孔平面地应力测试，每孔不少于5段。
（4） 设备准备
试验前准备、检查下列部件：
l 封防器、印摸器：定点厂家生产的标准产品，规模质量符合要求。
l 油泵：最低压力不小于40MPa，流量不小于20L/min。
l 压力传感器：压力表、计录器必须在校定期内。
l 三维地应力测量钻孔孔径Φ75mm，压裂段封隔和压裂段注水各用一进水管，即双管法。
l 深孔平面地应力测试采用单管法，即用钻杆由推拉开关切换封隔器的进水和放水。试验前必须先在钢管内试验推拉开关的可靠性，确保进、放水自如，方可到钻孔中试验。同时检查钻杆应无破损，接头良好，以保证在高压下使用。
4.7现场测试
（1）将封隔器放到测试位置，向管内注水，启动油泵，加液压，使封隔器膨胀，压力一般3～5MPa；
（2）往测试段注水，注水的压力要缓慢增加，以使在管路中的压力损失最小。由记录器记录注水的压力随时间的变化；
当液压增加达到钻孔的破坏强度时，则破裂将会发生。这时压力～时间曲线的压力突然下降。钻孔孔壁破坏时的液压称为“初始破裂压力”（Pb）或称破坏压力；
（3）继续注水，当注入液体的体积，足以使破裂长度扩展到一定深度时，就关闭液压系统，停止注液，形成“瞬时关闭压力”（Ps）；
（4）按照与（2）类似的、恒定的流量速率进行循环加压3～5次，以确定“破裂重张开的压力” （Pr）和补充测试关闭压力（Ps）；
（5）卸掉封隔器中的压力，将封隔器移动到下一个测试段进行测试；
（6）一孔中各测试段测试完成后，卸掉封隔器中的水压力，并从钻孔中取出封隔器；
（7）测试段水压致裂测试完成后，放入印模器加压约10～20MPa，维持4～24小时，使其印下裂缝位置及方向，此工作需逐段进行。每孔印模器定向不少于3段。
4.8地应力值计算与成果分析
4.8.1三维地应力测试
（1）钻孔横截面上的应力值
从水压致裂压力～时间曲线上可以得到钻孔（i）岩石破裂压力Pbi、瞬时闭合压力Psi以及破裂重张压力Pri，根据这些参数可以计算出该孔测试段垂直截面的应力值：
(1)
式(1)中
—第i号钻孔横截面上大次主应力；
—第i号钻孔横截面上小次主应力；
—第i号钻孔瞬间关闭压力；
—第i号钻孔孔壁破裂后的重张压力；
—测试位置的孔隙水压力；
—测量水压的计量感应器与测试段高程差产生的压力。
（2）大次主应力方向的确定
根据水压致裂应力测试理论及室内实验和现场实践，水压致裂应力测试时，不论原地应力状态如何，孔壁都将产生平行于孔轴的破裂，且破裂的方向就是主应力的方向。对于铅垂孔而言，破裂的方向就是最大水平主应力的方向。
（3）竖直钻孔水平向大、小主应力计算
(2)
式(2)中
—竖直钻孔中水平向大主应力；
—竖直钻孔中水平向小主应力；
其余符号同前。
竖直钻孔中水平大主应力的方向为钻孔壁破裂缝的方向。
（4）三维应力值计算
坐标系规定
一般情况下，以大地坐标系O—XYZ为固定坐标系，竖直向为Z轴，向上为正方向，X轴以水平向南为正方向（即程序中自动设置X轴的方位角为180度），Y轴以水平向东为正方向；特殊情况下，可规定X轴的方位角（可在程序中输入），Y轴的方向按右手法则确定。用活动坐标系O—xiyizi表示测试钻孔（第i孔）的坐标系，zi轴为钻孔轴线，指向孔口为正方向，xi坐轴与yi轴均在钻孔横截面上，xi轴为水平面与钻孔横截面的交线，yi轴正向按右手法则确定。第i钻孔轴线的倾角以仰角为正，俯角为负；第i钻孔轴线的方位角自正北顺时针转至zi轴在水平面上投影的角度。当zi轴竖直时倾角为90度，方位角为90度。
第i钻孔横截面上活动坐标系表示的应力分量计算公式。
钻孔横截面上应力分量按式（3）计算：
(3)
式(3)中
—活动坐标系表示的向应力分量；
—活动坐标系表示的向应力分量；
—活动坐标系表示的剪应力；
—自轴逆时针转至破裂缝的角度；
其余符号同前。
坐标变换
活动坐标系表示的平面应力转换为固定坐标系表示的平面应力，遵循力学的坐标变换规则。
地应力测试值计算方程组
（4）
式（4）中：
k=3（i-1）+j，i为测试钻孔的编号，i=1，2，…n，n为测试钻孔的总数；
j为测试钻孔中相应于式（3）测试值第一、第二和第三式的编号，j=1，2，3；
—测试值；
为测试值方程的应力系数，j=1，2，3时相应值见下表。
j=1，2，3时的测试值方程组应力系数和测试值

（5）地应力测试值计算方程组
由于水压致裂地应力测试属多值测量，测试值方程组（4）的方程数目多于需求解的三维应力未知量（6个应力分量）数目。因此要采用最小二乘法原理求解应力分量最佳值。计算可采用不少于6个方程，然后对各计算结果进行综合分析，决定取用值。方程式为

（5）

（6）三维主应力值计算公式
以6个应力分量按下式计算三维主应力。
（6）

式（6）中

（7）三维主应力方向确定
主应力方向由方程（7）中任二式与式（8）联立求解后按式（9）计算主应力倾角和方位角。
（7）
（8）
式（8）中
、、—分别为主应力对于X、Y、Z轴的方向余弦。
（9）
为自正北顺时针的转角。

（8）测试成果及分析
通过对测试成果进行分析和计算，得出各孔的测试结果（包括岩石原位破裂压力、裂缝重张压力、岩石抗张强度和测量部位的最大水平主应力、最小水平主应力的大小和方向），并汇总于表；绘制各测试段的压力～时间关系曲线；绘制印模结果图。当不同测点计算所得主应力方向相差较大时，应根据地区地质构造、地形特征，结合测试成果综合分析，选择确定地应力计算值和方向。
4.9.2平面应力测试
（1）钻孔横截面上的应力值
从水压致裂压力～时间曲线上可以得到岩石破裂压力Pb、瞬时闭合压力Ps以及破裂重张压力Pr，根据这些参数可得：
最大水平主应力 σA=3Ps-Pr-Po
最小水平主应力 σB=Ps
岩石抗张强度 T=Pb-Pr
岩石抗压强度与抗拉强度之间一般存在着线性关系，可以近似地表示为：
R=CmT
式中：Cm——对砂岩在5—7之间。
Po——孔隙水压力(MPa)。
（2）测试成果及分析
通过对测试成果进行分析和计算，得出各孔的测试结果（包括岩石原位破裂压力、裂缝重张压力、岩石抗张强度和测量部位的最大水平主应力、最小水平主应力的大小和方向），并汇总于表；绘制各测试段的压力～时间关系曲线；绘制印模结果图。
4.9报告内容
报告主要内容
（1） 测试点所处地区的地形地貌、地质构造等；
（2） 测试方法原理，试验设备操作过程；
（3） 测试所得数据、图形；
（4） 计算分析结果；
（5） 结论。
5 洞室收敛变形测试
5.1适用范围
可用于大坝、桥梁、岩土体洞室、边坡的收敛变形测量。
5.2检验所遵循的依据、技术标准
（1） 中华人民共和国行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（SL264-2001）；
（2） 检测任务单要求。
5.3检测目的
洞室收敛观测是用收敛计测量洞室围岩表面两点连线（基线）方向上的相对位移，即收敛值。根据观测结果，可以判断岩体的稳定状况及支护效果，为优化设计方案、调整支护参数、指导施工以及监视工程实际运行情况提供快捷可靠的现场观测数据。
5.3检测原理
调整收敛计的长度微调旋扭，观测测力元件，使本次测量的钢尺松紧程度与前一次测量时的钢尺松紧程度一致时，前后二次钢尺读数的变化量即为洞室两点之间在这一时段的变形量。
5.4仪器设备
5.4.1主要仪器有KM-1型和美国Geokon公司的60m型伸长式收敛计。仪器主要由连接、测力、测距三部分组成。
5.4.2仪器操作步骤
1)观测前应将标点端头擦洗干净。
2)估计两钢测环的距离，调整收敛计钢尺长度，将螺旋测微器旋至最大读数位置。
3)把收敛计的两挂钩挂置于需测量的两钢测环上。
4)微调测微计旋扭，使测力计两测线重合。
5)记录钢尺刻度和测微计读数，然后松开拉力装置。
6)应进行三次重复观测，三次读数差不应大于收敛计的精度值，取三次读数的算术平均值作为稳定值。
7)观测的同时测记收敛计的环境温度。
8)现场测量完毕后，拆下挂购，收起钢尺。擦试干净后装箱。
5.4.3注意事项
1)测力弹簧不能硬拉硬扭，拉力不能太大以防测力弹簧产生永久变形。
2)使用时不应扭曲钢带尺。
3)为了使被测地点的环境温度和仪器温度一致，仪器须在被测地点放置10分钟后才能测量。
5.5检测准备
5.5.1观测布置应符合下列规定：
1)观测断面应选择洞室中具有代表性、岩体位移较大或岩体稳定条件最不利的部位。观测断面应尽量靠近掌子面，距离不宜大于1m。
2)测点（线）应根据观测断面的形状、大小以及能测到较大位移等条件进行布置。
5.5.2观测洞段的地质描述应包括下列内容：
1)岩石名称、结构及主要矿物成份。
2)结构面类型、产状、宽度及充填物性质。
3)观测断面地质剖面图。
5.5.3观测准备应符合下列规定：
1)观测前应对收敛计进行率定。
2)清除测点埋设处的松动岩石。
3)用钻孔工具垂直洞壁打孔，孔深不宜大于20cm，将标点牢固地安装在孔内，并在孔口设置保护装置。
5.6现场检测
仪器埋设初期或在观测断面附近开挖时，宜每天观测1～2次；正常情况下，每周1～2次；长期观测时，每月1～2次。
5.7资料整理与成果分析
1)应于24小时内对原始数据进行校对、整理、计算、绘图。
2)实际收敛值按下式计算：
ｕ＝ｕｎ＋ＫφＬ（ｔｎ－ｔ０） (5.7.1)
式中ｕ———实际收敛值，mm；
ｕｎ———收敛读数值，mm；
Ｋφ———收敛计系统温度线胀系数；
Ｌ———基线长，mm；
ｔｎ———收敛计观测时的环境温度，℃；
ｔ０———收敛计标定时的环境温度，℃。
3)绘制收敛值ｕ与时间ｔ的关系曲线。
4)绘制收敛值ｕ随开挖距离Ｄ变化关系曲线及断面的收敛位移分布图。
5)观测记录应包括工程名称、岩石名称、观测洞和观测断面及观测点的位置与编号、收敛计编号、基线长度、率定资料、观测时的环境温度、收敛计读数、开挖进度、工程施工情况、地质描述、观测人员、观测日期。
6)采用收敛计观测的围岩位移，只是两测点间距离的相对变化，若需求出各点的位移，可用“坐标法”、“联立方程法”、“余弦定理法”或“测角计算法”近似计算确定。在选择计算方法时，要考虑方法的假定是否接近所测洞室的实际情况。
5.8报告内容
报告主要内容
(1)测试点所处地区的地形地貌、地质构造等；
(2)测试方法原理，试验设备操作过程；
(3)测试所得数据、图形；
(4)计算分析结果；
(5)结论。
6 地基土十字板剪切强度测试
6.1适用范围
适用于原位测定饱和软粘土的不排水总强度和灵敏度。
6.2检验所遵循的依据、技术标准
（1）《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
（2）《十字板剪切试验》(SL237-044-1999)
（3）检测任务单要求。
6.3检测原理
十字板剪切试验是用插入软粘土中的十字板头，以一定的速率旋转，测出土的抵抗力矩，换算其抗剪强度。它相当于摩擦角φｕ＝0时的粘聚力cｕ值。
6.4仪器设备
仪器为南光地质仪器厂生产的CLD-3十字板剪切仪，主要由压入主机、十字板头、扭力量测仪表、扭力装置等组成。
6.5仪器操作步骤
（1）在试验点两旁将地锚旋入土中，安装和固定压入主机，用分度值为1mm的水平尺校平，并安装好施加扭力的装置。
（2）将十字板头接在扭力传感器上并拧紧。把穿好电缆的钻杆插入扭力装置的钻杆夹具孔内，将传感器的电缆插头与穿过钻杆的电缆插座连接，并进行防水处理。接通量测仪表，然后拧紧钻杆。钻杆应平直，接头要拧紧。宜在十字板以上1m的钻杆接头处加扩孔器。
（3）将十字板头压入土中预定的试验深度后，调整机架使钻杆位于机架面板导孔中心。
（4）拧紧扭力装置上的钻杆夹具，并将量测仪表调零或读取初读数。
（5）顺时针方向转动扭力装置上的手摇柄，当量测仪表读数开始增大时，即开动秒表，以0.1°/s的速率旋转钻杆。每转1°测记读数1次。应在2min内测得峰值。当读数出现峰值或稳定值后，再继续旋转测记1min。峰值或稳定值作为原状土剪切破坏时的读数。
（6）松开钻杆夹具，用板手或管钳快速将钻杆顺时针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰动后，立即拧紧钻杆夹具，按本节率5条的规定，测记重塑土剪切破坏时的读数。重塑土的抗剪强度试验视工程需要而定，一般情况下可酌情减少试验次数。
（7）如需继续进行试验，可松开钻杆夹具，将十字板头压至下一个试验深度，按本节第（4）至（5）条的规定进行。
（8）全孔试验完毕后，逐节提取钻杆和十字板头，清洗干净，检查各部件完好程度。
6.6资料整理与成果分析
（1）按下列公式计算：

式中： Cu ——原状土抗剪强度，kPa；
——重塑土抗剪强度，kPa；
D ——十字板头直径，cm；
H ——十字板头高度，cm；
ξ ——传感器率定系数，N·（cm/με）；
Ry ——原状土剪切破坏时的读数，με；
Re ——重塑土剪切破坏时的读数，με；
K/ ——与十字板头尺寸有关的常数，cm-3；
（2）按下式计算土的灵敏度St：
/
（3）绘制抗剪强度Cu值随深度变化曲线，如图6.6-1所示。
图6.6-1 抗剪强度随深度变化曲线
1-原状土；2-扰动土
6.7报告内容
报告内容包括工程概况、工程地质条件、检测目的及内容、检测数据分析、结论等。
7 土体深层竖向变形测试
7.1适用范围
用于测量土石坝、海堤、土质边坡、基坑等工程的土体深层竖向变形的变化。
7.2检验所遵循的依据、技术
（1）《建筑变形测量规程》(JGJ/T 8-97)
（2）《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
（3）检测任务单要求。
7.3检测目的
土体深层竖向变形观测用以测量地基各分层土的沉降量和沉降速率，及有效压缩层的厚度，为改进地基基础设计积累资料。
7.4检测原理
将磁性环套在分层沉降管外放入钻孔中，孔壁与测管间用砂回填密实。测量时将标尺探头放入测管底部后，再缓慢提起，当探头到达预先埋入的磁环位置时，即会发出声响，记录该测点位置深度即可。
7.5仪器设备
使用本单位自制的分层沉降仪。仪器使用前应检查是否已年检。
7.6检测准备
检测准备应符合下列要求：
（1）在选定的观测地段按要求的孔径和深度钻孔，孔径应大于分层沉降管的连结套管外径30mm。
（2）孔斜允许偏差为±3°。
（3）钻孔完成后，冲洗钻孔，检查钻孔深度及钻孔的通畅情况。
分层沉降管安装应符合下列规定：
（1）检查分层沉降管，按埋设长度要求将分层沉降管逐根编号，并在设计位置把磁性环套放在分层沉降管上，并用纸绳系住磁性环的弹簧钢片。
（2）分层沉降管按编号逐根下放测孔内并进行对接，密封分层沉降管底端。
（3）将中粗砂分层沉降管外侧下放进行封孔工作。
（4）详细记录安装埋设情况。
7.7现场检测
观测应符合下列规定：
（1）观测应在埋设结束后一定时间后开始进行。
（2）将探头下至孔底，启动分层沉降仪。往上缓慢提升探头，听到分层沉降仪鸣叫时记录测量深度，再往上测量直至孔口。
（3）将开始观测以后的两次以上稳定观测值的平均值作为观测基准值。
（4）观测时间间隔应根据工程需要或土体位移变化情况确定。
7.8资料整理与成果分析
观测记录应包括工程名称、观测孔的编号和位置、分层沉降管安装情况、观测读数值、观测时温度、观测人员、观测日期。
分层沉降观测，可用水准仪测出分层沉降管管口高程，并用测头自上而下依次逐点测定管内各磁性环至管顶距离，换算出相应各观测点的高程。
观测工作结束后，应提交下列成果：
a) 分层标点位置图；
b) 分层沉降观测成果表；
c) 绘制竖向位移与测孔深度的关系曲线。
d) 绘制竖向位移与时间的关系曲线。
7.7报告内容
报告内容包括工程概况、工程地质条件、检测目的及内容、检测仪器埋设及检测、检测数据分析、结论等。
8 岩体深层变形测试
8.1钻孔轴向岩体位移观测
8.1.1适用范围
适用于各级岩体变形的观测。钻孔轴向岩体位移观测是通过钻孔轴向位移计（多点位移计）测量钻孔轴线方向不同深度的岩体位移。
8.1.2检验所遵循的依据、技术标准
1) 《水利水电工程岩石试验规程》(SL264-2001)
2) 《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)
3) 《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-97)
8.1.3仪器设备
主要仪器设备为钻孔轴向位移计。钻孔轴向位移计由位移传感器（包括电传感器或机械传感器）、锚头（包括机械胀壳式、抗缩水泥或化学材料粘结式、楔缝式或液压式锚头）、金属杆或金属丝及保护套管构成。
电传感器具有测试快速、读数精度高和可遥控读数的优点，但价格较高；机械传感器简单可靠，但测量麻烦，不能遥控。在选择传感器时，可根据工程及地质情况选用不同类型的传感器。
锚头应根据工程及地质情况选用，在爆破振动范围内宜选用粘结式锚头或水泥灌浆式锚头，需要回收则选用机械胀壳式锚头或液压式锚头。
8.1.4检测准备
测点布置应符合下列规定：
（1）观测断面及每个断面上观测孔的数量，应根据工程规模、工程特点及地质条件确定。
（2）观测孔的位置、方向和深度应根据观测目的和地质条件确定，同时应考虑预期的岩体位移方向和大小、岩体位移的影响范围和同一断面上其