岩石作业指导书详解(16页).doc

-第 1 页岩石作业指导书详解-第 2 页T 0221 一 2005 岩石单轴抗压强度试验1 目的和适用范围单轴抗压强度试验是测定规则形状岩石试件单轴抗压强度的方法，主要用于岩石的分级和岩性描述。本法采用饱和状态下的岩石立方体(或圆住体)试件一的抗压强度来评定岩石强度(包括碎石或卵石的原始岩石强度)。在某些情况下，试件含水状态还可根据需要选择天然状态、烘干状态或冻融循环后状态。试件的含水状态要在试验报告中注明。2 仪器设备（1）压力试验机或万能试验机。（2）钻石机、切石机、磨石机等岩石试件加工设备。（3）烘箱、于燥器、游标卡尺、角尺及水池等。3 试件制备3.1 建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为 50mm2mm、高径比为2:1.每组试件共 6 个.3.2 桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为 70mm2mm。每组试件共 6 个3.3 路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为 50mm2mm。每组试件共 6 个有显著层理的岩石，分别沿平行和垂直层理方向各取试件 6 个。试件上、下端面应平行和磨平，试件端面的平面度公差应小于 0.05 mm，端面对于试件轴线垂直度偏差不应超过 0.250。对于非标准圆柱体试件，试验后抗压强度试验值按本章条文说明中公式(TO221一 3)进行换算。4 试验步骤4.1 用游标卡尺量取试件尺寸(精确至 0.1mm)，对立方体试件在顶面和底面上各量取其边长，以各个面上相互平行的两个边长的算术平均值计算其承压面积;对于圆柱体试件在顶面和底面分别测量两个相互正交的直径，并以其各自的算术平均值分别计算底面和顶面的面积，取其顶面和底面面积的算术平均值作为计算抗压强度所用的截面积。4.2 试件的含水状态可根据需要选择烘干状态、天然状态、饱和状态、冻融循环后状态。试件烘千和饱和状态应符合本规程 T 0205 中相关条款的规定，试件冻融循环后状态应符合本规程 T 0241 中相关条款的规定。4.3 按岩石强度性质，选定合适的压力机。将试件置于压力机的承压板中央，对正上、下承压板，不得偏心。-第 3 页4.4 以 0.5MPa/s 一 1.0MPa/s 的速率进行加荷直至破坏，记录破坏荷载及加载过程中出现的现象。抗压试件试验的最大荷载记录以 N 为单位，精度 1%。5 结果整理5.1 岩石的抗压强度和软化系数分别按式(T0221 一 1)、(TO221 一 2)计算。PR=(T0221 一 1)A式中:R-岩石的抗压强度(MPa)P试件破坏时的荷载(N);A试件的截面积(mm2)。RwKp=(T0221 一 2)Rd式中 Kp软化系数;Rw一岩石饱和状态下的单轴抗压强度(MPe);Rd岩石烘干状态下的单轴抗压强度(MN)。5.2 单轴抗压强度试验结果应同时列出每个试件的试验值及同组岩石单轴抗压强度的平均值;有显著层理的岩石，分别报告垂直与平行层理方向的试件强度的平均值。计算值精确至 0.1MPa。软化系数计算值精确至 0.01，3 个试件平行测定，取算术平均值;3 个值中最大与最小之差不应超过平均值的 20%，否则，应另取第 4 个试件，并在 4 个试件中取最接近的 3 个值的平均值作为试验结果，同时在报告中将 4 个值全部给出。5.3 试验记录单轴抗压强度试验记录应包括岩石名称、试件编号、试件描述、试件尺寸、破坏荷载、破坏形态。-第 4 页T0241 一 1994岩石抗冻性试验1 目的和适用范围坚固性试验是确定岩石试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘千循环后而不发生显著破坏或强度降低的性能，是测定岩石抗冻性的一种简易方法。一般适用于质地坚硬的岩石。有条件者均应采用直接冻融法进行岩石的抗冻性试验。寒冷地区，均应采用本法进行岩石的抗冻性试验。2 仪器设备(1)切石机、钻石机及磨石机等岩石试件加工设备(2)冰箱:温度能控制在零下 15一零下 20.(3)夭平:感量 0.01g，称量大于 50Og。(4)放大镜。(5)烘箱:能使温度控制在 105一 110。3 试件制备3.1 试件应符合：建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为 50mm2mm、高径比为 2:1.每组试件共 6 个；桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为 70mm2mm。每组试件共 6 个；路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为 50mm2mm。每组试件共 6 个3.2 每组试件不应少于 3 个，此外再制备同样试件 3 个，用于做冻融系数试验。4 试验步骤4.1 将试件编号，用放大镜详细检查，并作外观描述。然后量出每个试件的尺寸，计算受压面积。将试件放人烘箱，在 105一 110下烘至恒量，烘干时间一般为 12h 一 24h，待在干燥器内冷却至室温后取出，立即称其质量 ms,精确至 0.01g，(以下皆同此)。4.2 按吸水率试方法.计试件自由吸水饱和，然后取出擦去表面水分，放在铁盆中，试件与试件之间应留有一定间距。_4.3 待冰箱温度下降到-15以下时，将铁盘连同试件一起放人冰箱，并立即开始记时。冻结 4h 后取出试件，放入 205的水中融解 4h，如此反复冻融至规定次数为止。4.4 每隔一定的冻融循环次数如 10 次、15 次、25 次等)详细检查各试件有无剥落、裂缝、分层及掉角等现象，并记录检杳情况。4.5 称量冻融试验后的试件饱水质量 mf，再将其烘干至恒量，称其质量 mf。并按本规程抗压强度试验方法测定冻融试验后的试件饱水抗压强度，另取 3 个未经冻融试验的试件测定其饱水抗压强度。5 结果整理-第 5 页5.1 按式(T0241 一 1)计算岩石冻融后的质量损失率，试验结果精确至 0.1%。ms-mfL=100(T0241-1)ms式中:L-冻融后的质量损失率(%);ms试验前烘干试件的质量(g);mf-试验后烘干试件的质量(g)。5.2 冻融后的质量损失率取 3 个试件试验结果的算术平均值。5.3 按式(TO241 一 2)计算岩石冻融后的吸水率，试验结果精确至 0.1%。mf-mfwsa=100(T0241-2)ms式中:wsa一岩石冻融后的吸水率(%);mf一冻融试验后的试件饱水质量(9)。其它符号同前。5.4 按式(T0241 一 3)计算岩石的冻融系数，试验结果精确至 0.01。RfKf=100(T0241-3)Rs式中:Kf一冻融系数;Rf一经若干次冻融试验后的试件饱水抗压强度(MPa);Rs未经冻融试验的试件饱水抗压强度(MPa)。5.5 试验记录抗冻性记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、冻融循环次数、冻融试验前后的烘干质量、冻融试验后的试件饱水抗压强度、未经冻融试验的试件饱水抗压强度。-第 6 页T 0202 一 2005 岩石含水率试验1.目的和适用范围岩石含水率试验用于测定岩石在天然状态下的含水率。岩石的含水率可间接地反映岩石中空隙的多少、岩石的致密程度等特性。本试验采用烘干法。对于不含结晶水矿物的岩石烘干温度为 105一 110;对于含结晶水矿物的岩石温度宜控制在 605下进行测定。2 仪器设备(1)烘箱:能使温度控制在 105一 110范围，最低控温能满足 605。(2)千燥器:内装氯化钙或硅胶等干燥剂。(3)天平:感量 0.Olg。(4)称量盒。3 试样制备3.1 保持天然含水率的试样应在现场采取，严禁用爆破或湿钻法。试样在采取、运输、储存和制备过程中，含水率变化不应超过 1%。3.2 试件尺寸应大于组成岩石最大颗粒的 10 倍，每个试件质量一般不小于 40g，不大于 200g.每组试样的数量不宜少于 5 个。3.3 应记录描述岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造、风化程度、胶结物性质及为保持试样含水状态所采取的措施等。4 试验步骤4.1 将制备好的试样放人已烘干至恒量的称量盒内，称烘干前的试样和称量盒的合质量(m1)。本试验所有称量精确至 0.01g,4.2 将称量盒连同试样置于烘箱内。对于不含结晶水的岩石，应在 105一 110恒温下烘至恒量，烘于时间一般为 12h 一 24h。对于含结晶水的岩石，应在 605恒温下烘至恒量，烘于时间一般为 24h 一 48h。4.3 将称量盒从烘箱中取出，放人干燥器内冷却至室温，称烘干后的试样和称量盒的合质量（m2）5 结果整理5.1 按式(T0202 一 1)计算岩石含水率:m1-m2W=(T0202 一 1)m2-m0式中:W岩石含水率(%);m0称量盒的干燥质量(g);m1试样烘干前的质量与干燥称量盒的质量之和(g);-第 7 页m2试样烘干后的质量与干燥称量盒的质量之和(g)。5.2 以 5 个试样的算术平均值作为试验结果，计算精确至 0.1%5.3 试验记录含水率试验记录应包括岩石名称、试验编号、试样编号、试样描述、烘于前的试样和称量盒的合质量、烘干后的试样和称量盒的合质量、称量盒的干燥质量。-第 8 页T0203-2005岩石密度试验1 目的和适用范围岩石的密度(颗粒密度)是选择建筑材料、研究岩石风化、评价地基基础工程岩体稳定性及确定围岩压力等必需的计算指标。本法用洁净水做试液时适用于不含水溶性矿物成分的岩石的密度测定，对含水溶性矿物成分的岩石应使用中性液体如煤油做试液。2 仪器设备(1)密度瓶:短颈量瓶，容积 100ml.(2)天平:感量 0.001g.(3)轧石机、球磨机、瓷研钵、玛瑙研钵、磁铁块和孔径为 0.315mm(0.3mm)的筛子。(a)砂浴、恒温水槽(灵敏度1)及真空抽气设备。(5)箱:能使温度控制在 105一 110。(5)干燥器:内装氯化钙或硅胶等干燥剂。(7)锥形玻璃漏斗和姿皿、滴管、中骨乳和泪彦许等_3 试样制备取代表性岩石试样在小型轧石机上初碎(或手工用钢锤捣碎)，再置于球磨机中进一步磨碎，然后用研钵研细，使之全部粉碎成能通过 0.315mm 筛孔的岩粉。4 试验步骤4.1 将制备好的岩粉放在瓷皿中，置于温度为 105一 110的烘箱中烘至恒量，烘干时间一般为 6h 一 12h，然后再置于于燥器中冷却至室温(202)备用。4.2 用四分法取两份岩粉，每份试样从中称取 15g(m1)，精确至 0.00lg(本试验称量精度皆同)，用漏斗灌人洗净供干的密度瓶中，并注人试液至瓶的一半处，摇动密度瓶使岩粉分散。4.3 当使用洁净水作试液时，可采用沸煮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。采用沸煮法排除气体时，沸煮时间自悬液沸腾时算起不得少于 1h;采用真空抽气法排除气体时，真空压力表读数宜为 100kPa，抽气时间维持 1h一 2h，直至无气泡逸出为止。4.4 将经过排除气体的密度瓶取出擦于，冷却至室温，再向密度瓶中注人排除气体且同温条件的试液，使接近满瓶，然后置于恒温水槽(202)内。待密度瓶内温度稳定，上部悬液澄清后，塞好瓶塞，使多余试液溢出。从恒温水槽内取出密度瓶，擦干瓶外水分，立即称其质量(m3)。4.5 倾出悬液，洗净密度瓶，注入经排除气体并与试验同温度的试液至密度瓶，再置-第 9 页于恒温水槽内。待瓶内试液的温度稳定后，塞好瓶塞，将逸出瓶外试液擦干，立即称其质量(m2)。5 结果整理5.1 按式(T0203 一 1)计算岩石密度值(精确至 0.01g/cm3时):m1t=wt(T0203 一 1)m1+m2-m3式中:t岩石的密度(g/cm3);m1岩粉的质量(g);m2密度瓶与试液的合质量(g);m3密度瓶、试液与岩粉的总质量(g);wt 与试验同温度试液的密度(群。时)，洁净水的密度由附录查得，煤油的密度按式(70203 一 2)计算:m5-m4wt=w(T0203 一 2)m6-m4m4密度瓶的质量(g);m5瓶与煤油的合质量(g);m6一密度瓶与经排除气体的洁净水的合质量(g);w 一经排除气体的洁净水的密度(由公路工程岩石试验规程附录查得)(g/cm3)。5.2 以两次试验结果的算术平均值作为测定值，如两次试验结果之差大于 0.02 g/cm3时，应重新取样进行试验。5.3 试验记录密度试验记录应包括岩石名称、试验编号、试样编号、试液温度、试液密度、烘干岩粉试样质量、瓶和试液合质量以及瓶、试液和岩粉试样总质量、密度瓶质量。T 0204 一 2005 岩石毛体积密度试验1 目的和适用范围岩石的毛体积密度(块体密度)是一个间接反映岩石致密程度、孔隙发育程度的参数，也是评价工程岩体稳定性及确定围岩压力等必需的计算指标。根据岩石含水状态，毛体积密度可分为干密度、饱和密度和天然密度。岩石毛体积密度试验可分为量积法、水中称量法和蜡封法。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、溶解和干缩湿胀外的其它各类岩石;蜡封法适用于不能用量积法或直接在水中称量进行试验的岩-第 10 页石。2 仪器设备(1)切石机、钻石机、磨石机等岩石试件加工设备。(2)天平:感量 0.01g,称量大于 500g。(3)烘箱:能使温度控制在 105一 110。(4)石蜡及熔蜡设备。(5)水中称量装置。(6)游标卡尺3 试件制备3.1 量积法试件制备，试件尺寸应符合:建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为 50mm2mm、高径比为 2:1.每组试件共 6 个,桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为 70mm2mm。每组试件共 6 个,路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为 50mm2mm。每组试件共 6 个.3.2 水中称量法试件制备，试件尺寸应符合下列规定:试件可采用规则或不规则形状，试件尺寸应大于组成岩石最大颗粒粒径的 10 倍，每个试件质量不宜小于 150g.3.3 蜡封法试件制备，试件尺寸应符合下列规定:将岩样制成边长约 40mm 一 60mm 的立方体试件，并将尖锐棱角用砂轮打磨光滑;或采用直径为 48mm 一 52mm 圆柱体试件。测定天然密度的试件，应在岩样拆封后，在设法保持天然湿度的条件下，迅速制样、称量和密封。3.4 试件数量，同一含水状态，每组不得少于 3 个。4量积法试验步骤4.1 量测试件的直径或边长:用游标卡尺量测试件两端和中间三个断面上互相垂直的两个方向的直径或边长，按截面积计算平均值。4.2 量测试件的高度:用游标卡尺量测试件断面周边对称的四个点(圆柱体试件为互用垂直的直径与圆周交点处;立方体试件为边长的中点)和中心点的五个高度，计算平均值。4.3 测定天然密度:应在岩样开封后，在保持夭然湿度的条件下，立即加工试件和称量。测定后的试件，可作为天然状态的单轴抗压强度试验用的试件。4.4 测定饱和密度:试件的饱和过程和称量，应符合本规程 T 0205 相关条款的规定。则定后的试件，可作为饱和状态单轴抗压强度试验用的试件。4.5 测定干密度:将试件放人烘箱内，控制在 105一 110温度下烘 12h24h，取出放入干燥器内冷却至室温，称干试件质量。测定后的试件，可作为于燥状态单轴抗压强度试睑用的试件。-第 11 页4.6 本试验称量精确至 0.01g;量测精确至 0.01mm。5水中称量法试验步骤5.1 测天然密度时，应取有代表性的岩石制备试件并称量;测干密度时，将试件放人烘箱，在 105一 110下烘至恒量，烘干时间一般为 12h 一 24h。取出试件置于干燥器内冷却。至室温后，称干试件灰量。5.2 将干试件浸入水中进行饱和，饱和方法可依岩石性质选用煮沸法或真空抽气法。试件的饱和过程和称量，应符合本规程 T 0205 相关条款的规定。5.3 取出饱和浸水试件，用湿纱布擦去试件表面水分，立即称其质量。5.4 将试样放在水中称量装置的丝网上，称取试样在水中的质量(丝网在水中质量可事先用祛码平衡)。在称量过程中，称量装置的液面应始终保持同一高度，并记下水温。5.5 本试验称量精确至 0.01 g。6蜡封法试验步骤6.1 侧天然密度时，应取有代表性的岩石制备试件并称量;测千密度时，将试件放人烘箱，在 105一 110下烘至恒量，烘干时间一般为 12h 一 24h，取出试件置于干燥器内冷却至室温。6.2 从干燥器内取出试件，放在天平称量，精确至 0.Olg(本试验称量精度皆同此)。6.3 把石蜡装在于净铁盆中加热熔化，至稍高于熔点(一般石蜡熔点在 55一 58)。岩石试件可通过滚涂或刷徐的方法使其表面涂上一层厚度 lmm 左右的石蜡层，冷却后准确称出蜡封试件的质量。6.4 将涂有石蜡的试件系于天平上，称出其在洁净水中的质量。6.5 擦干试件表面的水分，在空气中重新称取蜡封试件的质量，检查此时蜡封试件的质量是否大于浸水前的质量。如超过 0.05g,说明试件蜡封不好，洁净水已浸人试件，应取试件重新测定。7.结果整理7.1 量积法岩石毛体积密度按下列公式计算:moo=(T0204 一 1)Vmss=(T0204 一 2)Vmdd=(T0204 一 3)V式中:o天然密度(g/cm3);s饱和密度(g/cm3,);-第 12 页d干密度(g/cm3,);mo试件烘干前的质量(g);ms试件强制饱和后的质量(g)md试件烘干后的质量(g);V岩石的体积(cm3)7.2 水中称量法岩石毛体积密度按下列公式计算moo=w(T0204 一 4)ms-mwmss=w(T0204 一 5)ms-mwmdd=w(T0204 一 6)ms-mw-第 13 页式中:mw一试件强制饱和后在洁净水中的质量(g);w一洁净水的密度(g/cm3)，由附录查得。7.3 蜡封法岩石毛体积密度按下列癸才计算.moo=(T0204 一 7)m1-m2m1-mdwNmdd=(T0204 一 8)m1-m2m1-mdwN式中:m1一蜡封试件质量(g);m2一蜡封试件在洁净水中的质量(m);N一石蜡的密度(g/cm3)。7.4 毛体积密度试验结果精确至 0.01g/cm3,3 个试件平行试验。组织均匀的岩石，毛体积密度应为 3 个试件测得结果之平均值;组织不均匀的岩石，毛体积密度应列出每个试件的试验结果。7.5 孔隙率计算求得岩石的毛体积密度及密度后，用公式(T0204 一 9)计算总孔隙率。.试验结果精确至0.1。dn=(1)100(T0204 一 9)t式中:n 一岩石总孔隙率，%;t一岩石的密度(g/cm3)。8试验记录毛体积密度试验记录应包括岩石名称、试验编号、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、洁净水的密度和石蜡的密度等。T 0205-2005岩石吸水性试验1 目的和适用范围岩石的吸水性用吸水率和饱和吸水率表示。岩石的吸水率和饱和吸水率能有效反映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻和抗风化等性能。岩石吸水率采用自由吸水法测定，饱和吸水率采用煮沸法或真空抽气法测定。本试验适用于遇水不崩解、不溶解或不干缩湿胀的岩石。2 仪器设备(1)切石机、钻石机、磨石机等岩石试件加工设备。(2)天平:感量 0.01g,称量大于 500g,-第 14 页(3)烘箱:能使温度控制在 105一 110。(4)抽气设备:抽气机、水银压力计、真空干燥器、净气瓶。(5)煮沸水槽。3 试件制备3.1 规则试样:试件尺寸：建筑地基的岩石试验，采用圆柱体作为标准试件，直径为50mm2mm、高径比为 2:1.每组试件共 6 个.桥梁工程用的石料试验，采用立方体试件，边长为 70mm2mm。每组试件共 6 个；路面工程用的石料试验，采用圆柱体或立方体试件，其直径或边长和高均为 50mm2mm。每组试件共 6 个.3.2 不规则试件宜采用边长或直径为 40mm 一 50mm 的浑圆形岩块。3.3 每组试件至少 3 个;岩石组织不均匀者，每组试件不少于 5 个。4 试验步骤4.1 将试件放入温度为 105一 110的烘箱内烘至恒量，烘干时间一般为 12h 一 24h,取出置于干燥器内冷却至室温(202)，称其质量，精确至 0.01g(后同)。4.2 将称量后的试件置于盛水容器内，先注水至试件高度的 114 处，以后每隔 2h 分别注水至试件高度的 1/2 和 3/4 处，6h 后将水加至高出试件顶面 20mm，以利试件内空气逸出。试件全部被水淹没后再自由吸水 48h.4.3 取出授水试件，用湿纱布擦去试件表面水分，立即称其质量。4.4 试件强制饱和，任选如下一种方法:用煮沸法饱和试件:将称量后的试件放入水槽，注水至试件高度的一半，静置 2h。再加水使试件浸没，煮沸 6h 以上，并保持水的深度不变。煮沸停止后静置水槽，待其冷却，取出试件，用湿纱布擦去表面水分，立即称其质量。用真空抽气法饱和试件:将称量后的试件置于真空干燥器中，注入洁净水，水面高出试件顶面 20mm，开动抽气机，抽气时真空压力需达 100kPa，保持此真空状态直至无气泡发生时为止(不少于 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，用湿纱布擦去表面水分，立即称其质量。5 结果整理51 用式(T0205 一 1)、(T0205 一 2)分别计算吸水率、饱和吸水率，试验结果精确至0.01%.m1-m2wa=100(T0205 一 1)mm2-mwsa=100(T0205 一 2)m式中:wa岩石吸水率(%);-第 15 页wsa-岩石饱和吸水率(%);m烘至恒量时的试件质量(8);m1吸水至恒量时的试件质量(m);m2试件经强制饱和后的质量(g)。5.2 用式(T0205 一 3)计算饱水系数，试验结果精确至 0.01。waKw=(T0205-3)wsa式中:Kw 一饱水系数，其它符号含意同前。5.3 组织均匀的试件，取 3 个试件试验结果的平均值作为侧定值;组织不均匀的，则取5 个试件试验结果的平均值作为测定值。并同时列出每个试件的试验结果。5.4 试验记录吸水率试验记录应包括岩石名称、试验编号、试件编号、试件描述、试验方法、干试件质量、试件浸水后质量、试件强制饱和后的质量。-第 16 页