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1、Hohai UniversityHohai University2011年12月Hohai UniversityHohai University第四章第四章 岩体变形试验岩体变形试验岩体变形试验是指为了研究岩体变形特性，获得岩体变形参数（弹性模量、变形模量),在岩体原位所进行的试验。岩体变形试验的方法：承压板法、狭缝法、单（双）轴压缩法、钻孔径向加压法、液压枕径向加压法和水压法。Hohai UniversityHohai University第一节第一节 承压板法试验承压板法试验1.1 1.1 圆形刚性承压板法试验计算岩体的变形模量的 计算公式（4-1）：式中：E岩体变形模量，MPa;w岩体变
2、形,cm；p承压板下单位面积上的压力，MPa；d承压板直径，cm；岩体泊松比。Hohai UniversityHohai University柔性承压板中心孔法试验安装如下图：Hohai UniversityHohai University1.2 1.2 承压板变形试验的主要技术问题承压板变形试验的主要技术问题：试验边界条件的规定承压板尺寸的规定承压板的刚度问题测量系统刚度的要求温度对岩体变形测试的影响Hohai University一一 试验边界条件的规定中弹性理论计算公式试验边界条件的规定中弹性理论计算公式 （4-24-2）和（）和（4-34-3）：）：式中 刚性板的均匀沉降，cm；板外点
3、n处的沉降，cm；P承压板的平均压力，MPa；E岩体的变形模量，MPa；岩体的泊松比；板外点n距板中心的距离，cm；R承压板的半径，cm。Hohai UniversityHohai University 二二 承压板刚度问题中承压板绝对刚性和绝对承压板刚度问题中承压板绝对刚性和绝对 柔性的判别式（柔性的判别式（4-44-4）：）：令随的变化关系列于表4-1Hohai UniversityHohai University长江科学院在湖北丹江口工程进行岩体变形试验的一个实例。第一次和最后次试验的压力变形曲线分别出于图4-3和4-4如下：（三）绝对刚性、柔性板的计算误差 按布西涅斯克公式，S=0时，
4、绝对刚性 垫板下岩体的沉陷值由式（4-5）计算：根据布西涅斯克公式，绝对柔性板的绝对 值为（4-6)和（4-7）：Hohai UniversityHohai University五、变形稳定标准五、变形稳定标准 采用相对变形稳定标准之后，可以使 逐级多次循环的变形稳定标准统一起 来。采用A%作相对稳定分析标准时，关键 问题在于确定A%。经过分析比较多年 的经验总结，取5%是适当的，见图4-5 Hohai UniversityHohai University 图4-5 变形稳定标准 （a）逐级一次循环法；（b）逐级多次循环法 六、加压方式六、加压方式 主要的加压方式有如下几种（见图4-6）（a）
5、逐级一次循环加压法（b）逐级多次循环加压法（c）大循环加压法七、温度对岩体变形测试的影响七、温度对岩体变形测试的影响 压力、变形、温度与时间关系曲线图（受温度 影响）图 4-7Hohai UniversityHohai UniversityHohai UniversityHohai University压力、变形、温度与时间关系曲线图（消除温度影响后）图 4-8Hohai UniversityHohai University 不同压力下岩体的沉降见表4-3九、岩体变形试验资料的整理九、岩体变形试验资料的整理岩体变形试验所得到的压力-变形曲线的加压曲线(或称外包线），一般可归纳为五种基本类型，如
6、图4-10Hohai UniversityHohai University 第二节 狭缝法试验2.1 狭缝法试验安装示意图 4-11Hohai UniversityHohai University 第三节 单（双）轴压缩法试验3.1 试验假定试验范围内的岩体为均匀、各向同性 的弹性体，按弹性介质单、双向受压公式计算 弹性模量和泊松比，如下式4-8、4-9：式中 x方向岩体所受的应力，MPa；y方向岩体所受的应力，MPa；x方向岩体的平均应变；y方向岩体的平均应变。Hohai UniversityHohai University第四节第四节 钻孔径向加压法试验钻孔径向加压法试验4.1 柔性加压条
7、件下，钻孔变形试验弹性（或变形）模量的计算公式如4-10式中 E 岩体弹性（变形)模量，MPa；钻孔径向弹性变形（或全变形），cm；岩体泊松比；p 最大压力与初始应力差，MPa；d 实测点钻孔直径，cm。Hohai UniversityHohai University4.4 钻孔径向加压法试验适用范围 式中 岩体中某点的径向应力，MPa；a 钻孔半径，cm；p 孔内径向压力，MPa；r 岩体中某点至钻孔中心距离，cm。5.2 试验边界条件的确定 由上式可以得到不同深度的变形、应力与洞内表面 变形、应力的比值：Hohai UniversityHohai University 第六节第六节 隧洞水压法岩体变形试验隧洞水压法岩体变形试验 6.1 抗力系数K、单位抗力系数 、弹性模量E计 算公式：Hohai UniversityHohai University式中 K 岩体抗力系数，MPa9/cm；p 作用于围岩岩体表面上的压力，MPa；围岩表面径向变形，cm；岩体单位抗力系数，MPa；R 试洞半径，cm；岩体泊松比；E 岩体变形模量Hohai UniversityHohai University