DLT5367-2007水电水利工程岩体应力测试规程.pdf 36页

'ICS27.140P.10备案号：J693—2007中华人民共和国电力行业标准DL/T5367—2007水电水利工程岩体应力测试规程Codeforrockmassstressmeasurementsofhydroelectricandwaterconservancyengineering2007-07-20发布2007-12-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布I 目次前言······································Ⅱ1范围······································12规范性引用文件·································23总则······································34孔壁应变法测试·································45孔底应变法测试·································86孔径变形法测试································107水压致裂法测试································128表面应变法测试································15附录A（规范性附录）地质描述内容·······················18附录B（规范性附录）岩体应力参数计算·····················20条文说明····································26II 前言本标准是根据《国家发改委办公厅关于印发2006年行业标准项目计划的通知》（发改办工业［2006］1093号）要求，对原标准DLJ204—1981《水利水电工程岩石试验规程（试行）》、DL5006—1992《水利水电工程岩石试验规程（补充部分）》进行修订的。本次修订，对DLJ204—1981、DL5006—1992的内容作了调整、归并和增删。修订后的标准分为三个标准，即DL/T5368—2007《水电水利工程岩石试验规程》、DL/T5367—2007《水电水利工程岩体应力测试规程》、DL/T5006—2007《水电水利工程岩体观测规程》。上述三个标准实施后替代DLJ204—1981、DL5006—1992。本标准对DLJ204和DL5006中的岩体应力测试部分进行修订，并更名为《水电水利工程岩体应力测试规程》。本标准修订和补充的主要内容如下：——删除原标准中压磁应力法测试。——增列水压致裂法测试。——将各测试项目中地质描述内容和岩体应力参数计算列入附录。——删除原规程说明书，按章节顺序编写条文说明。本标准的附录A、附录B为规范性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由水电规划设计标准化技术委员会归口并负责解释。本标准起草单位：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院。本标准主要起草人：汤大明、曾纪全、陈梦德、徐洪海、张伯骥、王建洪、贺如平。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化中心（北京市白广路二条一号，100761）。III 1范围本标准规定了水电水利工程岩体应力的测试方法和技术要求。本标准适用于水电水利工程地基、围岩、边坡的岩体应力状态测试。1 2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB50021岩土工程勘察规范GB50287水利水电工程地质勘察规范DL5013水利水电工程钻探规程DL/T5050水利水电工程坑探规程DL/T5125水电水利岩土工程施工及岩体测试造孔规程DL/T5331水电水利工程钻孔压水试验规程DL/T5368水电水利工程岩石试验规程2 3总则3.0.1为规范水电水利工程岩体应力测试方法，提高测试成果质量，增强测试成果的可比性，制定本标准。3.0.2水电水利工程岩体应力测试的任务是了解工程岩体的应力状态，可为评价岩体质量、工程地质条件和进行岩体分类提供基本资料，为水电水利工程的设计和施工提供基本技术参数。3.0.3岩体应力测试的内容和数量，应与建筑物的规模、类型和设计阶段相适应，并应符合GB50021、GB50287的要求。3.0.4岩体应力测试应依据合同或任务书的要求确定。合同或任务书中，应明确设计阶段、设计意图、有关的工程技术指标、工程地质条件、主要的岩石物理力学性质问题、对岩体应力测试工作的要求。3.0.5应在岩体应力测试工作之前，对工程区的区域地质构造、地形地貌条件及岩体应力特征等进行分析研究，结合设计方案和勘察工作的布置，根据建筑物类型及设计要求，按本标准的基本要求选择测试方法，编写测试大纲或测试工作计划。3.0.6当测试岩体原岩应力时，测试段应避开应力扰动区。3.0.7配合岩体应力测试用的钻孔、平洞，除应符合测试工作的专门要求外，还应符合DL5013、DL/T5050和DL/T5125的要求。需配合的岩石物理力学性质参数试验应符合DL5368的要求。进行钻孔岩体压水试验应符合DL/T5331的要求。3.0.8测试成果整理和测试报告编写、测试工作基本要求，应符合DL5368的要求。3.0.9岩体应力测试除应符合本标准外，尚应符合国家和行业有关标准的规定。3 4孔壁应变法测试4.1浅孔孔壁应变计测试4.1.1本测试适用于完整和较完整岩体。测试深度不宜大于30m。4.1.2测点布置应符合下列要求：1在测点的测段内，岩性应均一、完整。2同一测段内，有效测点不应少于2个。4.1.3地质描述内容见附录A。4.1.4主要仪器设备应包括下列各项：1钻机。2金刚石钻头：包括小孔径钻头、套钻解除钻头、扩孔器、磨平钻头和锥形钻头。各类钻头规格应与应变计配套。3浅孔孔壁应变计或空心包体式孔壁应变计。4静态电阻应变仪。5安装器。6钻孔烘烤设备。7岩心围压率定器。4.1.5测试准备应符合下列要求：1根据测试要求，选择适当场地，安装并固定好钻机，按预定的方位角和倾角进行钻进。2用套钻解除钻头钻至预定的测试深度，取出岩心，进行描述。3用磨平钻头磨平孔底，用锥形钻头打喇叭口。4用小孔径钻头钻中心测试孔，深度视应变计要求长度而定。中心测试孔应与解除孔同轴，两孔孔轴偏差不应大于2mm。5中心测试孔钻进过程中，应施力均匀并一次完成，取出岩心进行描述。当孔壁不光滑时，应采用金刚石扩孔器扩孔；当岩心不能满足测试要求时，应重复本条2～4款步骤，直至找到完整岩心位置。6用水冲洗中心测试孔直至回水不含岩粉为止。7根据所选类型的孔壁应变计和黏结剂要求，对中心测试孔孔壁进行干燥处理或清洗。4.1.6浅孔孔壁应变计安装应符合下列规定：1在中心测试孔孔壁和应变计上均匀涂上黏结剂。2用安装器将应变计送入中心测试孔，就位定向，施加并保持一定的预压力，使应变计牢固地黏结4 在孔壁上。3待黏结剂充分固化后，取出安装器，量测测点方位角、倾角及埋设深度。4检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。4.1.7空心包体式孔壁应变计安装应符合下列规定：1在应变计内腔的胶管内注满黏结剂胶液。2用安装器将应变计送入中心测试孔，就位定向，然后推动安装杆，切断定位销钉，挤出黏结剂。3其他应符合4.1.6条中3～4款的规定。4.1.8测试及稳定标准应符合下列规定：1从钻具中引出应变计电缆，连接电阻应变仪。2向钻孔内冲水，冲水10min后，每隔10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，即认为稳定，并将最后一次读数作为初始读数。3用套钻解除钻头在匀压匀速条件下，进行连续套钻解除，每钻进2cm读数一次。4套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区。当解除至一定深度后，应变计读数趋于稳定，可终止钻进。最终解除深度，即应变计中应变丛位置至解除孔孔底深度，不应小于解除岩心外径的2.0倍。5向钻孔内继续充水，每隔10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，可认为稳定，取最后一次读数作为最终读数。6在套钻解除过程中，当发现异常情况时，应及时停钻检查，进行处理并记录。7检查系统绝缘值。退出钻具，取出装有应变计的岩心，进行描述。4.1.9岩心围压试验应按下列步骤进行：1现场测试结束后，应将解除后带有应变计的岩心放入岩心围压率定器中，进行围压试验。其间隔时间，不宜超过24h。2将应变计电缆与电阻应变仪连接，对岩心施加围压。率定的最大压力宜大于预估的岩体最大主应力，压力宜分为5～10级，按最大压力等分施加。3采用大循环加压时，每级压力下应读数一次，两相邻循环最大压力时的读数不超过5με时，可终止试验，但大循环的次数不应少于三次。4采用一次逐级加压时，每级压力下应读取稳定读数，每隔10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，即认为稳定，可施加下一级压力。4.1.10测试成果整理应符合下列要求：1根据岩心解除应变值和解除深度，绘制解除过程曲线。2根据围压试验资料，绘制压力与应变关系曲线，计算岩石弹性模量和泊松比。3岩体应力参数计算见附录B。5 4.1.11浅孔孔壁应变计测试记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、孔口高程、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、相应于解除深度的各应变片应变值、各应变片及应变丛布置、钻孔轴向方位角和倾角、围压试验资料。4.2深孔孔壁应变计测试4.2.1本测试适用于完整和较完整岩体，测试应在铅垂向钻孔内进行。4.2.2测点布置应符合4.1.2条的要求。4.2.3地质描述内容见附录A。4.2.4主要仪器设备应包括下列各项：1钻机。2金刚石钻头：包括小孔径钻头、套钻解除钻头、扩孔器、磨平钻头和锥形钻头。各类钻头规格应与应变计配套。3深孔孔壁应变计。4静态电阻应变仪。5安装器。6岩心围压率定器。4.2.5测试准备应符合下列要求：1根据测试要求，选择适当场地，安装并固定好钻机。2按铅直方向钻孔，用套钻解除钻头钻至预定的测试深度。取出岩心，进行描述。3用磨平钻头磨平孔底，用锥形钻头打喇叭口。4用小口径钻头钻中心测试孔，深度视应变计要求长度而定。中心测试孔应与解除孔同轴，两孔孔轴偏差不应大于2mm。5中心测试孔钻进过程中，应施力均匀并一次完成，取出岩心进行描述。当孔壁不光滑时，应采用金刚石扩孔器扩孔；当岩心不能满足测试要求时，应重复本条2～4款步骤，直至找到完整岩心位置。6清洗中心测试孔，直至回水不含岩粉为止。4.2.6应变计安装应符合下列规定：1将深孔孔壁应变计组装在安装器上，与安装器接线室内的插座对位连接。引出专用测量电缆，用密封胶液注满接线室，套上保护罩。2将中心圆锥体装入安装器头部，使安装器置于等待工作状态。拉出触针，检查触发系统，圆锥体应在触发系统工作后能自由下落。3在应变计头部套上胶罐，在胶罐内注满黏结剂胶液，使整个应变计浸泡在胶液中。应预留胶液样品。6 4将专用测量电缆连接电阻应变仪，测读应变计各应变片的初始读数。每10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，即认为稳定，并将最后一次读数作为安装前的初始读数。5用安装器将应变计放入中心测试孔内测段位置，触针启动触发系统，推掉胶罐，将应变计撑开，使中心圆锥体下落，利用安装器的重力，推动中心圆锥体对应变计施加压力，将应变计牢固地黏结在孔壁上。6启动电加热罗盘加温30min，使罗盘指针定位，切断电源使电加热罗盘自行冷却。7观察预留的黏结剂胶液样品，待黏结剂充分固化后，检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。4.2.7测试及稳定标准应符合下列规定：1将专用测量电缆连接电阻应变仪，测读应变计各应变片的初始读数。每10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，即认为稳定，并将最后一次读数作为应变计的初始读数。应将初始读数与安装前的初始读数进行核对。2提升安装器，拔出连接插座。取出安装器和测量电缆，量测测点方位角及埋设深度。3将套钻钻头送至测试部位，在匀压匀速条件下进行套钻连续解除。解除深度即自应变计中应变丛位置至解除孔孔底的距离，应大于解除岩心外径的2.0倍。4取出带有应变计的岩心，并立即置于与测点环境温度相同的环境，检查系统绝缘值并对岩心进行描述。5对插座进行对位连接，通过测量电缆连接应变仪，测读应变计各应变片的读数。每10min读数一次，连续三次读数相差不大于5με时，即认为稳定，并将最后一次读数作为应变计的最终读数。6记录测试过程中的各种现象。4.2.8岩心围压试验应按4.1.9条规定的步骤进行。4.2.9测试成果整理应符合下列要求：1根据围压试验资料，绘制压力与应变关系曲线，计算岩石弹性模量和泊松比。2岩体应力参数计算见附录B。4.2.10深孔孔壁应变计测试记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、孔口标高、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、安装前后各电阻片初始应变值、解除后各应变片最终应变值、各应变片及应变丛布置、应变计方位角、围压试验资料。7 5孔底应变法测试5.0.1本测试适用于完整和较完整岩体。5.0.2测点布置应符合下列要求：1当测试岩体空间应力状态时，应布置交会于岩体某点的三个测试孔，两个辅助测试孔与主测试孔夹角宜为±45°，三个测试孔宜在同一平面内。测点宜布置在交会点附近。2其他应符合4.1.2条的要求。5.0.3地质描述内容见附录A。5.0.4主要仪器设备应包括下列各项：1钻机。2金刚石钻头：包括套钻解除钻头、粗磨钻头、细磨钻头。各类钻头规格应与应变计配套。3孔底应变计。4静态电阻应变仪。5安装器。6钻孔烘烤设备。7岩心围压率定器。5.0.5测试准备应符合下列要求：1根据测试要求，选择适当场地，安装并固定好钻机，按预定的方位角和倾角进行钻进。2用套钻解除钻头钻至预定的测试深度，取出岩心，进行描述。当不能满足测试要求时，应继续钻进，直至找到合适位置。3用粗磨钻头将孔底磨平，再用细磨钻头进行精磨。孔底应平整光滑。4根据所选类型的孔底应变计和黏结剂要求，对孔底进行干燥处理或清洗。5.0.6应变计安装应符合下列规定：1在孔底平面和孔底应变计底面分别均匀涂上黏结剂。2用安装器将应变计送至孔底中央部位，经定向定位后对应变计施加一定的预压力，使应变计牢固地黏结在孔底上。3待黏结剂充分固化后，取出安装器，量测测点方位角及埋设深度。4检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。5.0.7测试及稳定标准应符合下列规定：1读取初始读数时，钻孔内冲水时间不宜少于30min。8 2每解除1cm读数一次。3最终解除深度不应小于解除岩心直径的0.8。4其他应符合4.1.8条的规定。5.0.8岩心围压试验应按4.1.9条规定的步骤进行。试验时应变计应位于围压器中间，另一端接装直径和岩性相同的岩心。5.0.9测试成果整理应符合下列要求：1根据岩心解除应变值和解除深度，绘制解除过程曲线。2根据围压试验资料，绘制压力与应变关系曲线，计算岩石弹性模量和泊松比。3岩体应力参数计算见附录B。5.0.10孔底应变法测试记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、孔口标高、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测点深度、相应于解除深度的各应变片应变值、各应变片位置、钻孔轴向方位角、围压试验资料。9 6孔径变形法测试6.0.1本测试适用于完整和较完整岩体。6.0.2测点布置应符合5.0.2条的要求。6.0.3地质描述内容见附录A。6.0.4主要仪器设备应包括下列各项：1钻机。2金刚石钻头：包括小孔径钻头、套钻解除钻头、扩孔器、磨平钻头和锥形钻头。各类钻头规格应与孔径变形计配套。3四分向钢环式孔径变形计。4静态电阻应变仪。5安装器。6岩心围压率定器。6.0.5测试准备应符合4.1.5条中1～6款的要求。6.0.6变形计安装应符合下列规定：1将孔径变形计与应变仪连接，然后装上定位器，用安装器将变形计送入中心测试孔内。根据中心测试孔直径调整触头长度，孔径变形计应变钢环的预压缩量宜为0.2mm～0.4mm。在将孔径变形计送入中心测试孔的过程中，应观测应变仪的读数变化情况。2将孔径变形计送至预定位置后，适当锤击安装杆端部，使孔径变形计锥体楔入中心测试孔内，与孔口紧密接触。3退出安装器，记录定向器读数，量测测点方位角及深度。4检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。6.0.7测试及稳定标准应符合4.1.8条的规定。6.0.8岩心围压试验应按4.1.9条规定的步骤进行。6.0.9测试成果整理应符合下列要求：1按下列公式计算孔径变形计各测量元件孔径应变：εn0i−εεi=K•（6.0.9）d式中：εi——各级解除深度的应变值；εni——各级解除深度的应变仪读数；10 ε0——初始读数；K——测量元件率定系数，mm；d——中心测试钻孔直径，mm。2根据套钻解除时的应变仪读数计算的应变值和解除深度，绘制解除过程曲线。3根据围压试验资料，绘制压力与孔径变形关系曲线，计算岩石弹性模量和泊松比。4岩体应力参数计算见附录B。6.0.10孔径变形法测试记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、孔口标高、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、相应于解除深度的各应变片应变值、孔径变形计触头布置、钻孔轴向方位角、中心测试孔直径、各元件率定系数、围压试验资料。11 7水压致裂法测试7.0.1本测试适用于完整和较完整岩体。7.0.2测点布置应符合下列要求：1测点的加压段长度应大于测试孔直径的6.0倍。加压段的岩性应均一、完整。2加压段与封隔段岩体的透水率不宜大于1Lu。3应根据钻孔岩心柱状图或钻孔电视选择测点。同一测试孔内测点的数量，应根据地形地质条件、岩心变化、测试孔孔深而定。两测点间距宜大于5m。7.0.3地质描述内容见附录A。7.0.4主要仪器设备应包括下列各项：1钻机。2高压大流量水泵。3连接管路。4封隔器。5压力表和压力传感器。6流量表和流量传感器。7函数记录仪。8安装器。9印模器或钻孔电视。7.0.5测试准备应符合下列要求：1根据测试要求，在选定部位进行钻孔。测试孔孔径应满足封隔器要求，孔壁应光滑，孔深宜超过预定最深测试部位10m。测试孔应进行压水试验。2测试孔应全孔取心，每一回次应进行冲孔，终孔时孔底沉淀不宜超过0.5m。应量测岩体内稳定地下水位。3对连接管路进行密封性能试验，试验压力不应小于15MPa。7.0.6仪器安装应符合下列规定：1加压系统宜采用双回路加压，分别向封隔器和加压段施加压力。2按仪器使用要求，将两个封隔器按加压段要求的距离串接，用连接管路通过压力表与水泵相连。3加压段用连接管路通过流量计、压力表与水泵相连，在管路中接入压力传感器与流量传感器，并接入函数记录仪。12 4将组装后的封隔器用安装器送入测试孔预定测点的加压段，对封隔器进行充水加压，使封隔器座封与测试孔孔壁紧密接触，形成充水加压孔段。施加的压力应小于测试岩体破裂缝的重张压力。7.0.7测试及稳定标准应符合下列规定：1打开函数记录仪，同时记录压力与时间关系曲线和流量与时间关系曲线。2对加压段进行充水加压，按预估的压力稳定地升压，加压时间不宜少于1min，同时观察关系曲线的变化。当压力上升至曲线出现拐点，压力突然下降，流量急剧上升，此时的峰值压力即为岩体的破裂压力。3立即关闭水泵，使压力系统保持密闭状态，随着水向岩体渗入，压力逐步下降而趋于稳定，其稳定压力值即为瞬时关闭压力。4打开水泵阀门进行卸压退零。5按本条2～4款步骤继续进行加压、卸压循环，此时的峰值压力即为岩体的重张压力。循环次数不宜少于3次。6测试结束后，将封隔器内压力退至零，在测试孔内移动封隔器，按本条2～5款步骤进行下一测点的测试。测试应自孔底向孔口逐点进行。7全孔测试结束后，从测试孔中取出封隔器，用印模器或钻孔电视记录加压段岩体裂缝的长度和方向，裂缝的方向即为最大平面主应力的方向。7.0.8测试成果整理应符合下列要求：1根据压力与时间关系曲线和流量与时间关系曲线确定各循环特征点参数。2按下列公式计算岩体应力和抗拉强度：Sphs=（7.0.8-1）SpppHsr=3−−0（7.0.8-2）σtb=−ppr（7.0.8-3）式中：Sh——钻孔横截面上岩体平面最小主应力，MPa；SH——钻孔横截面上岩体平面最大主应力，MPa；σt——岩体抗拉强度，MPa；ps——瞬时关闭压力，MPa；pr——重张压力，MPa；pb——破裂压力，MPa；p0——岩体孔隙压力，MPa。13 3根据印模器或钻孔电视记录，绘制裂缝形状、长度图，并据此确定岩体平面最大主应力方向。4当压力传感器与测点有高程差时，岩体应力应叠加静水压力。岩体孔隙水压力可采用岩体内稳定地下水位在测点处的静水压力。5应绘制岩体应力与测试深度关系曲线。7.0.9水压致裂法测试记录应包括工程名称、钻孔编号、钻孔位置、孔口高程、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、测试深度、压力与时间关系曲线、流量与时间关系曲线、最大主应力方向。14 8表面应变法测试8.1表面解除法测试8.1.1本测试适用于完整和较完整岩体。8.1.2测点布置应符合下列要求：1测试可在基坑、边坡或地下洞室岩体表面进行。2测点及测点附近岩体应均一、完整。3在岩体表面解除岩心直径2.0倍范围内，表层受扰动的岩体应清除干净，表面起伏差不宜大于0.5cm。4在解除岩心中心粘贴应变丛部位，用金刚石砂纸或砂轮对表面进行磨平，磨平范围应为应变丛直径的2.0倍。8.1.3地质描述内容见附录A。8.1.4主要仪器设备应包括下列各项：1掏槽设备。2应变丛。3静态电阻应变仪。8.1.5测试准备应符合下列要求：1清洗粘贴应变丛部位，按确定的坐标轴方向和应变丛要求方向粘贴应变丛。必要时采取防潮措施。2安装防护罩，引出测量导线。3检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。8.1.6测试及稳定标准应符合下列规定：1用导线连接电阻应变仪，每隔10min读数一次，当各应变片连续三次读数差不大于5με时，即认为稳定，将最后一次读数作为初始读数。2解除岩心直径宜为20cm～30cm。可采用手工解除，也可采用风钻或钻机解除，每级解除深度宜为1cm～2cm。3每解除一级深度后，应立即读数一次，隔10min后再读数一次，即可进行下一级解除。4解除至读数稳定后，可停止测试，但最终解除深度不应小于解除岩心直径的0.5。5应描述解除岩心在解除过程中裂隙开展情况。8.1.7测试成果整理应符合下列要求：1绘制解除深度与应变丛各应变片应变关系曲线，取应变的稳定值作为应变计算值。15 2根据应变丛的技术要求，计算最大主应变、最小主应变和夹角。3按下列公式计算岩体表面应力参数：Eσ11=+2()εμε3（8.1.7-1）1−μEσ33=+2()εμε1（8.1.7-2）1−μ式中：σ1、σ3——最大、最小主应力，MPa；ε1、ε3——最大、最小主应变；E——岩石弹性模量，MPa；μ——岩石泊松比。8.1.8表面解除法测试记录应包括工程名称、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、解除岩心直径、相应于解除深度的各应变片应变值、应变丛粘贴方向、应变丛中各应变片位置。8.2表面恢复法测试8.2.1本测试适用于完整和较完整岩体。8.2.2测点布置应符合下列要求：1测试可在基坑、边坡或地下洞室岩体表面进行。2测点及测点附近岩体应均一、完整。3在岩体表面解除槽长度2倍的范围内，表层受扰动的岩体应清除干净，表面应修凿平整，表面起伏差不宜大于0.5cm。4应变片宜布置在解除槽上方。粘贴部位用金刚石砂纸或砂轮对表面进行磨平。8.2.3地质描述内容见附录A。8.2.4主要仪器设备应包括下列各项：1掏槽设备。2液压枕：长度为50cm，宽度与长度之比为0.6～1.0。3油泵、压力表、连接管路。4电阻应变片。5静态电阻应变仪。8.2.5测试准备应符合下列要求：1清洗粘贴应变片部位，垂直解除槽方向粘贴2～3片应变片，应变片距解除槽中心距离为液压枕长16 度的1/3。必要时采取防潮和保护措施。2检查系统绝缘值，不应小于100MΩ。8.2.6测试和稳定标准应符合下列规定：1连接电阻应变仪，每隔10min读数一次，当各应变片连续三次读数差不大于5με时，即认为稳定，将最后一次读数作为初始读数。2解除槽的长度宜为液压枕长度的1.05倍，深度宜为液压枕宽度，宽度应比液压枕厚度宽1cm。可采用手工解除，也可采用风钻解除，每级解除深度宜为2cm～3cm。3每解除一级深度后，应立即读数一次，10min后再读数一次，即可进行下一级解除。4解除至要求深度后，按本条1款稳定标准读取稳定值。稳定读数与初始读数之差即为解除应变值。5清洗解除槽，埋设液压枕。当液压枕为水平向埋设时，在解除槽底部铺设一层水泥浆，放置底部凹槽已用水泥砂浆填平并经养护的液压枕，用水泥浆将槽填满；当液压枕不是水平向放置时，可直接充填水泥浆。6应防止水泥浆内有气泡。液压枕应置于槽中央，并将液压枕外侧鼓边出露一半。7当水泥浆达到要求的养护时间后，通过连接管路连接液压枕、压力表和油泵，按本条1款稳定标准读取加压前的稳定读数作为初始值。8加压宜采用一次逐级加压法。按预估应力分5～10级施加，每施加一级压力读数一次，10min后再读数一次，即可施加下一级压力。9当加至最大压力，加压应变值仍小于解除应变值时，应继续按分级压力施加压力，直至加压应变值大于解除应变值。10缓慢退压至零，按本条1款稳定标准读取应变稳定值。11应描述试点岩体表面在解除和恢复过程中，裂缝开展和闭合情况。8.2.7测试成果整理应符合下列要求：1绘制解除深度与应变关系曲线，各级压力与恢复应变关系曲线。2根据解除曲线的解除应变值确定在压力与恢复应变关系曲线上对应的压力值，即为垂直槽方向的岩体应力值。8.2.8表面恢复法测试的记录应包括工程名称、测点编号、测点位置、测试方法、地质描述、解除槽尺寸和方向、液压枕尺寸、应变片位置、相应于解除深度的各应变片应变值、各级压力下的各应变片应变值。17 附录A（规范性附录）地质描述内容A.1收集工程区的有关资料，宜包括下列内容：A.1.1区域地质构造图。A.1.2工程区工程地质图。A.1.3工程区地形图，并附典型剖面图。A.1.4工程布置图。A.1.5主要建筑物位置、尺寸、轴线方向。A.1.6工程区岩体成层建造或产出状态，重要结构面产状及特性。A.1.7工程区内岩体应力特征。A.2测试洞资料宜包括下列内容：A.2.1测试洞编号、位置、洞口高程、轴线方向。A.2.2测试洞展示图，并附典型剖面图。A.2.3岩石名称、结构、构造，主要矿物成分、颜色。A.2.4各类结构面产状、性质、延伸长度、充填物性质。A.2.5断层位置、产状、宽度、断层带性质。A.2.6地下水出露位置、类型、性质、渗水量。A.2.7岩体分类。A.2.8风化、卸荷带类型。A.2.9岩体应力特征。A.3井、坑、边坡资料参照A.2内容。A.4测试钻孔段地质描述应包括下列内容：A.4.1测试洞编号、位置、高程。A.4.2测试钻孔段桩号、测试孔布置。A.4.3岩石名称、岩体分类、结构，主要矿物成分、颜色、风化程度。A.4.4各类结构面位置、产状、性质、连续性。A.5测点地质描述应包括下列内容：18 A.5.1测试钻孔位置、孔口高程、轴线方向。A.5.2测点位置。A.5.3岩石名称、结构。A.5.4结构面位置、产状、性质、充填物性质。A.5.5测试钻孔柱状图及岩体质量指标（RQD）。水压致裂法测试钻孔应有透水性指标。A.5.6测试钻孔内岩体应力特征。A.5.7测试钻孔钻进过程中的情况。A.5.8表面应变法测试应作测点表面素描图。19 附录B（规范性附录）岩体应力参数计算B.1基本规定B.1.1数据整理应符合下列规定：B.1.1.1应取有效测点数据。B.1.1.2根据解除深度与应变的关系曲线，分析曲线特征，选取稳定值作为应变计算值，或以专家判定选取应变计算值。B.1.2坐标系应符合下列规定：B.1.2.1岩体应力测试计算坐标系应采用右手系。B.1.2.2大地坐标系o　XYZ：轴Z为铅垂向上，轴X为正北方向或建筑物轴线，其方位角为β0。B.1.2.3钻孔坐标系oxyz：轴z为钻孔轴向，指向孔口为正；轴x为水平向；按右手系确定y轴，位于上半空间的指向为正。B.1.2.4当采取三孔交会测试时，钻孔坐标系为oxiyizi，i为1～3。B.1.3测点处坐标应符合下列规定：B.1.3.1钻孔孔壁应变法：由孔口向孔内方向确定坐标，钻孔坐标系x、y轴为测点处坐标x、y轴；由围岩向孔轴方向确定测点孔壁处坐标，平行钻孔坐标系z轴为孔壁坐标z轴，按左手系垂直z轴为θ轴。B.1.3.2其他形式测试均由孔口向孔内方向确定坐标，钻孔坐标系x、y轴为测点处坐标x、y轴。B.1.4钻孔方向应符合下列规定：B.1.4.1钻孔倾角αi以仰角为正。B.1.4.2钻孔方位角βi为钻孔在水平面上投影线的方位。B.1.4.3当钻孔为铅垂向时，βi为垂直x轴方向或正东向。B.1.4.4倾角和方位角单位为度。B.1.5测量元件序号应符合下列规定：B.1.5.1孔壁应变计：i为布置在孔壁上的应变丛序号，j为应变丛内应变片序号，θ为应变丛与x轴的夹角，为应变片与θ轴的夹角。B.1.5.2孔底应变计：i为测试钻孔序号，j为应变计中应变片序号，θ为应变片与x轴的夹角。B.1.5.3钻孔变形计：i为测试钻孔序号，j为触头测试方向序号，θ为测试方向与x轴夹角。20 B.1.5.4夹角以逆时针方向为正，单位为度。B.2孔壁应变法应力参数计算B.2.1按下列公式计算孔壁应变法大地坐标系中空间应力分量：EAAAAAAεij=+++++xxσσστττxyyyzzzxyxyyzyzzxzx（B.1）式中：E——围岩弹性模量，MPa；εij——序号为i应变丛j应变片应变计算值。B.2.2式（B.1）中，σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx为岩体空间应力分量，单位MPa；Axx、Ayy、Azz、Axy、Ayz、Azx为应力系数。B.2.3按下列公式计算应力系数：22222222Alllxx=+−()xyμϕzsinjj−+−[μ(lllxy)z]cosϕ2222−−2(1μ)[(llxy−)cos2θθii+2lxlysin2]sinϕj++2(1μθθ)(llyzcosii−llxzsin)sin2ϕj（B.2）2222222Ammmyy=+−()xyμzsinϕμj−+−[(mmmxy)z]cosϕj2222−−2(1μ)[(mmxy−)cos2θθii+2mxmysin2]sinϕj++2(1μθθ)(mmyzcosii−mmxzsin)sin2θj（B.3）2222222Annnzz=+−()xyμϕzsinjj−+−[μ()nnnxyz]cosϕ2222−−2(1μ)[(nnxy−)cos2θθii+2nxnysin2]sinϕj++2(1μθθ)(nnyzcosii−nnxzsin)sin2ϕj（B.4）2Alxy=+−2(xmxlymlyμϕzmz)sinj2−+2[(μϕlmxxyylm)−lmzz]cosj22+−4(1μθ)[lmyycos2ii−(lmxyyx+lm)sin2]sinθϕj++2(1μ)[(lmyzzy+lm)cosθθii−(lmxzzx+lm)sin]sin2ϕj（B.5）2Amyz=+−2(xxnmyynmμϕzzn)sinj2−+2[(μϕnlxxnlyy)−nlzz]cosj22+−4(1μθ)[nlyycos2ii−+(nlxynlyx)sin2]sinθϕj++2(1μ)[(nlyz+nlzy)cosθθii−+(nlxznlzx)sin]sin2ϕj（B.6）21 2Anzx=+−2(xxlnyylnμϕzzl)sinj2−+2[(μϕnlxxnlyy)−nlzz]cosj22+−4(1μθ)[nlyycos2ii−+(nlxynlyx)sin2]sinθϕj++2(1μ)[(nlyz+nlzy)cosθθii−+(nlxznlzx)sin]sin2ϕj（B.7）式中：μ——围岩泊松比。B.2.4式（B.2）～式（B.7）中lx、mx、nx，ly、my、ny，lz、mz、nz为测试钻孔坐标系各轴对于大地坐标系的方向余弦。B.2.5采用空心包体进行孔壁应变法测试时，在计算中应根据空心包体几何尺寸、材料变形参数进行修正。空心包体应提供有关技术参数。B.3孔底应变法应力参数计算B.3.1按下列公式计算孔底应变法大地坐标系中空间应力分量：iiiiiiEAAAAAAεij=+++++xxσσσττxyyyzzzxyxyyzyzzxzxτ（B.8）式中：εij——序号为i测试钻孔中的j应变片应变计算值。iiiiiiB.3.2式（B.8）中，Axx、Ayy、Azz、Axy、Ayz、Azx为序号i测试钻孔的应力系数。B.3.3按下列公式计算应力系数：i222Axx=+++λλλλii1xllllii2yii3ziii4xyl（B.9）i222Ayy=+++λλλλiiiiiiii1mmmmx2y3z4xmyi（B.10）i222Azz=+++λλλλiiiiiiiii1xnnnn2y3z4xny（B.11）iAxy=++++2(λλλλiii1xlmxiii2ylmyiii3zlmz)iii4(lmxymlxyii)（B.12）iAyz=++++2(λλλλiiiiiiiiiiiiii1xxmn2yymn3zzmn)4xx(mnnmxx)（B.13）iAzx=++++2(λλλλiii1xxnliii2yynliii3zznl)i4(nlxyiilnxiiy)（B.14）22λii1=−1.25(cosθμθjsinij)（B.15）22λii2=−1.25(sinθμθjcosij)（B.16）22 λμi3=−0.75(0.645+)(1−μ)（B.17）2λi4=+1.25(1μθ)sinij（B.18）B.3.4式（B.9）～式（B.14）中lxi、mxi、nxi，lyi、myi、nyi，lzi、mzi、nzi为序号i测试钻孔坐标系各轴对于大地坐标系的方向余弦。B.3.5式（B.15）～式（B.18）中λi1、λi2、λi3、λi4为序号i测试钻孔与泊松比和应变片夹角有关的计算系数，适用于一般的孔底应变计。也可根据试验或建立的数学模型确定计算系数。B.4孔径变形法应力参数计算B.4.1按下列公式计算孔径变形法大地坐标系中空间应力分量：iiiiiiEAAAAAAεij=+++++xxσσστττxyyyzzzxyxyyzyzzxzx（B.19）式中：εij——序号为i测试钻孔中的j测试方向中心测试孔孔径应变计算值。iiiiiiB.4.2式（B.19）中，Axx、Ayy、Azz、Axy、Ayz、Azx为序号i测试钻孔的应力系数。B.4.3按下列公式计算应力系数：i2222Alllxx=+−+−xiiiyμμz2(1)（B.20）22[(llxyi−+i)cos2θij2llxiyisin2θij]i2222Ammmyy=+−+−xiiiyμμz2(1)（B.21）22[(mmxyii−+)cos2θiji2mmxyiisin2θj]i2222Annnzz=+−+−xiiiyμμz2(1)（B.22）22[(nnxyi−+i)cos2θij2nnxiyisin2θij]i2Alxy=+−+2(xiiiimlxymlyμμziimz)4(1−)[(lmxxyyiiii−+lm)cos2θij(lmxyii+mlxyii)sin2θij（B.23）i2Amyz=+−+2(xiinmxyiinmyμμziinz)4(1−)[(mnxxii−+mnyyii)cos2θij(mnxyii+nmxyii)sin2θij]（B.24）i2Anzx=+−+2(xxiilnyyiilnμμzziil)4(1−)[(nlxxii−+nlyyii)cos2θij(nlxyii+lnxyii)sin2θij]（B.25）B.4.4式（B.20）～式（B.25）中lxi、mxi、nxi，lyi、myi、nyi，lzi、mzi、nzi为序号i测试钻孔坐标系23 各轴对于大地坐标系的方向余弦。B.4.5当只在一个测试钻孔内进行垂直于钻孔轴线平面内各应力分量沿孔深度变化趋势分析时，作平面应力假定，按下列公式计算各平面内的应力分量：2Eεμjj=+−[12(1)cos2θ]σx（B.26）22+−−[12(1μ)cos2]θσjjyx+−4(1μ)cos2θτyB.5空间主应力参数计算B.5.1空间主应力计算应符合下列规定：B.5.1.1按下列公式计算空间主应力：ωP1σ1=−2cos+J1（B.27）333ω+2πP1σ21=−2cos+J（B.28）333ω+4πP1σ31=−2cos+J（B.29）333⎡⎤⎢⎥⎢⎥Qω=−arccos⎢⎥（B.30）3⎢⎥⎛⎞P⎢⎥2−⎜⎟⎣⎦⎝⎠312P=−+JJ12（B.31）33⎛⎞J11QJ=−2⎜⎟+12J−J3（B.32）⎝⎠33J1xyz=σ++σσ（B.33）222J2x=++−σσσσσyyzzστττxxyy−zz−x（B.34）222J3x=σσσστyzx−−−−yzyστzxzστxyx2τττyyzzx（B.35）式中：σ1、σ2、σ3——岩体空间主应力，MPa。B.5.1.2按下列公式计算各主应力对于大地坐标系各轴的方向余弦：Ali=（B.36）222A++BCBmi=（B.37）222A++BC24 Cni=（B.38）222A++BCA=−−τxyyzτσσ()yiτzx（B.39）B=−−τxyzxτσσ()xiτyz（B.40）2C=−()σxyσσστii()−−xy（B.41）B.5.1.3按下列公式计算各主应力方向：αii=arcsinn（B.42）miββi=−0arcsin（B.43）21−ni式中：αi——主应力σi的倾角，（°）；β0——大地坐标系X轴方位角，（°）；βi——主应力σi在水平面上投影线的方位角，（°）。B.5.2按式（B.26）进行平面应力分量解时，平面主应力参数计算应符合下列规定：B.5.2.1按下列公式计算平面主应力：1⎡⎤22σσ1x=+⎣⎦()σσyx+−+()στyx4y（B.44）21⎡⎤22σσ2x=+⎣⎦()σσyx−−+()στy4xy（B.45）2B.5.2.2按下列公式计算主应力方向：12τxyα=arctan（B.46）2σxy−σ式中：α——σ1与X轴夹角，（°）。B.5.3岩体应力测试属多值测试，空间应力参数最佳值的确定宜采用下列方法：B.5.3.1按数理统计的线性方程解，求得空间应力最佳值，计算岩体空间应力参数最佳值。B.5.3.2根据不同组合计算空间应力参数，取优势方向的应力参数平均值，作为岩体空间应力参数最佳值。B.5.3.3根据区域地质构造、地形条件、影响工程区的主要结构面产状和特性、建筑物特性，结合B.5.3.1及B.5.3.2方法，按专家判定确定岩体空间应力参数最佳值。25 水电水利工程岩体应力测试规程条文说明26 目录4孔壁应变法测试································285孔底应变法测试································306孔径变形法测试································317水压致裂法测试································328表面应变法测试································3327 4孔壁应变法测试4.1浅孔孔壁应变计测试4.1.1浅孔孔壁应变计测试采用孔壁应变计，即在钻孔孔壁粘贴电阻应变片，量测套钻解除后钻孔孔壁的岩石应变，按弹性理论建立的应变与应力之间的关系式，求出岩体内该点的空间应力参数。为防止应变计引出电缆在钻杆内被绞断，要求测试深度不大于30m。4.1.4本次修订增加了空心包体式孔壁应变计，此类应变计已在工程中被广泛应用，由于岩石应变通过包体传递至电阻应变片，因此在测试前要对空心包体式孔壁应变计进行率定。要求各类钻头规格与应变计配套是为了减少中心测试孔安装应变计的误差，以及套钻解除后的岩心满足弹性理论中厚壁圆筒的条件。4.1.5由于黏结技术的进步，对于有水钻孔可采用适用于水下黏结的黏结剂。当采用一般黏结剂时，适用在无水孔内进行测试，同时对孔壁进行干燥处理后再涂黏结剂。4.1.8最小套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区，这一深度大致相当于测孔内粘贴应变计应变丛部位至解除孔孔底的距离达到解除岩心外径的1/2以后，一般定为应变计中应变丛位置至解除孔孔底深度，不小于解除岩心1.0倍的外径。为保证成果的可靠性，本次修订将解除深度定为2.0倍。为保证测试成果的可靠性，一个测段需布置若干个测点进行测试，并保证有2个测点为有效测点，各测点尽量靠拢。需测试工程岩体中的原岩应力状态时，要求测试深度超过岩体中的应力扰动影响区，同时测段应避开断层或节理裂隙密集带。关于套钻解除过程中分级读数方法，原标准制订时有分级停钻测读和连续钻进分级测读两种方案，根据当时设备条件和测试技术水平，选择分级停钻测读。本次修订改为匀压匀速连续钻进分级测读，主要考虑：钻孔技术进步；电阻应变仪已具备自动量测和记录功能；分级读数目的是为了绘制解除曲线，两种方法均能满足；连续钻进可避免再次钻进发生冲击载荷。4.1.10岩石弹性模量和泊松比也可以参考室内岩块试验成果。4.2深孔孔壁应变计测试4.2.1由于测试技术和水下粘贴技术的进步，本测试可用于测试水下深孔岩体的应力状态。由于受测试设备的限制，本测试只适用于铅垂向的钻孔内进行，目前尚不能应用于任意向钻孔。4.2.6由于测试孔孔深过大，在对中心测试孔情况了解缺乏把握时，最好先用测孔器测定钻孔深度，以准确确定安装应变计的位置。28 4.2.7本测试在水下深孔进行时，受技术条件限制，还无法测试套钻解除全过程，而只能读取岩心解除前在孔内和结束后岩心取出在地面读取的两个应变值。因此，除在安装应变计过程中应特别仔细外，截取岩心时还要予以小心保护，取出岩心后要尽快置于与钻孔水温相同的环境下读取最终应变值。其他说明同4.1.8条说明。4.2.9在进行深孔测试时，由于专用测量电缆过长，导线电阻的影响将使应变计中电阻应变片的灵敏度下降，因此需按测试要求进行应变值修正。其他说明同4.1.10条说明。29 5孔底应变法测试5.0.1孔底应变法测试采用孔底应变计，即在钻孔孔底平面粘贴电阻应变片，量测套钻解除后钻孔孔底的岩石平面应变，按弹性理论建立的应变与应力之间的关系式，求出岩体内该点的平面应力参数。5.0.2测求岩体内某点的空间应力状态，本标准推荐前交会法，成果符合实际情况。当受条件限制时，也可采用后交会法，但应说明。5.0.5清洁剂一般采用丙酮，清洗后采用风吹干或用红外线光源进行烘烤。5.0.6根据有关研究，在钻孔孔底平面中央三分之一直径范围内，应力分布较为均匀，因此要求将孔底应变计内电阻片的位置准确粘贴在该范围以内。5.0.7解除深度在超过解除岩心直径的0.5以后，基本上开始不受孔应力集中的影响，本标准确定为岩心直径的0.8。此外，可以考虑岩心围压率定器要求的岩心长度，予以适当加长。其他说明同4.1.8条说明。5.0.9本条说明同4.1.10条说明。30 6孔径变形法测试6.0.1孔径变形法测试采用孔径变形计，即在钻孔内埋设孔径变形计，量测套钻解除后钻孔孔径的变形，经换算成孔径应变后，按弹性理论建立的应变和应力之间的关系式，求出岩体内该点的平面应力参数。6.0.6将变形计送入中心测试孔后，应变钢环的预压缩量控制在0.2mm～0.4mm范围内，否则应取出变形计，更换适当长度的触头重新安装。根据以往工程实测经验，在该预压范围内，一般可以满足套钻解除全过程中孔径的变化。6.0.7本条说明同4.1.8条说明。6.0.8本条说明同4.1.10条说明。6.0.9根据式（6.0.9）计算结果应是中心测试孔的孔径相对变形，为与其他测试统一，以及应力测试的习惯用语和计算方便，本次修订仍称为应变。31 7水压致裂法测试7.0.1水压致裂法测试是采用两个长约1m串接起来可膨胀的橡胶封隔器阻塞钻孔，形成一封闭的加压段（长约1m），对加压段加压直至孔壁岩体产生张拉破坏，根据破坏压力按弹性理论公式计算岩体应力参数。本测试假定岩体为均匀和各向同性的线弹性体，岩体为非渗透性的，并假设岩体中有一个主应力分量与钻孔轴线平行。采用水压致裂法测试岩体应力这一方法，已被广泛应用于深部岩体应力测试，1987年被国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会列为推荐方法，本次修订将此方法列入本标准。7.0.2本测试利用高压水直接作用于钻孔孔壁，要求岩体渗透性等级为微透水或极微透水，本标准要求岩体透水率不宜大于1Lu。7.0.4高压大流量水泵按岩体应力量级和岩性进行选择，一般采用最大压力为40MPa、流量为4L/min的水泵。当流量不够时，可以采用两台并联。7.0.8水压致裂法测试一般在铅垂向钻孔内进行，求得随孔深岩体应力参数的变化规律，作为建筑物布置的依据。需要进行空间应力状态测试时，可以参考有关的技术文献进行。32 8表面应变法测试8.1.1、8.1.2岩体表面应力测试是通过量测岩体表面的应变，计算岩体或地下洞室围岩受扰动后应力重分布后的岩体表面应力状态。岩体表面应力测试是一种简单有效方法，可以求得沿长度方向的应力状态变化规律，必要时再采取其他测试方法。8.1.4、8.2.4本标准推荐电阻应变片，原标准中使用的钢弦应变计、光弹片等由于近年来很少使用，本次修订不再列入。8.1.6、8.2.6采用人工掏槽是简单有效的方法，在任何条件下均可采用，本标准首先推荐此方法。www.17jzw.com8.2.7应力恢复法在原标准中没有列入测试成果整理方法。由于在解除槽完成并读取稳定值后，埋设液压枕经养护至开始进行应力恢复，经过的时间较长，应变片读数将发生明显变化，已不属弹性应变范围。本次修订，在测试时增加加压前读取稳定读数这一步骤，在计算应力时取恢复应变为解除完成时应变对应的压力值作为岩体应力值。www.17bzw.cnwww.17jzw.netwww.17jzw.cn33标准资料收藏家www.17bzw.cn易启标准网免费提供十万标准书籍资料下载会打字、5分钟快速自助建网站www.17jzw.com易启建站网免费提供建站平台，商业网站1年仅60元'