岩土的渗透性及测试应用是广泛的,如野外抽水、基坑降排水、管涌、流沙、地层液化、隔水帷幕、隧道及矿井渗漏水、桥墩围堰、大坝基础防渗、水下工程、农田灌溉、地面沉降、环境工程如回灌等都与岩土的渗透性有关,都要进行测试,有的在大学阶段学过,有的在研究生阶段工程地质里学过。有的太专门化了,只
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能约略提到,避免重复。
3.5、静力触探试验
静力触探试验(stati penetration test),英文缩写CPT(cone penetration test)。静力触探是用千斤顶或落锤将一根细长的金属杆(直径19~80mm)压入或打人地下,用以测定任意深度处金属杆的贯人阻力。将其结果绘成图,横坐标表示贯人阻力,纵坐标表示贯人深度,这是勘察方法——原位测试中的主要类型之一。
在20世纪初期的触探仪是一个顶角为90。的圆锥,放在黏性土上并逐渐加荷,不断贯人,贯人阻力随着黏性土强度增大而增大。后来有了荷兰圆锥静力触探试验,这种圆锥具有60°顶角和直径:36mm,锥底而积10cm2。。
3.6、动力触探试验
动力触探(DPT)和标准贯入试验(SPT)都是土工原位测试的主要方法,它们是利用一定的锤击能量,将带有探头的探杆打人土中,按贯入的难易程度来评价土的性质,得到经验(统计)公式。
标准贯入试验的力学机理:标准贯人试验(SPT)与动力触探试验在设备上的区别(重型动力触探和标准贯入试验没备大同小异)主要是探头形式和结构有差异,因而决定了各自的试验机理。标准贯人试验的探头称贯人器,是由钻孔取土器转化而来的开口管状空心探头。在贯人过程中,整个贯人器对端部和周围土体产生挤压和剪切作用,同时由于贯人器是空心的,将有部分土体挤入,加之是在冲击作用下工作,其工作细节和边界条件非常复杂。20世纪50年代以来不断有人探讨标准贯人试验的力学机理,从理论研究方面讲,可有三种理论:①动力作用理论;②用极限平衡理论进行研究;③用波动理论进行研究。
影响动力触探仪精度的因素:⑴人为使用因素:①落锤的高度控制和锤击方法;②量测读数精度;③触探孔垂直程度和探杆长度;④在钻孔中进行触探时钻孔的护壁和清孔情况。⑵设备本身的影响因素:①穿心锤的形状和质量;②探头的形状和大小;③触探杆的截面尺寸、长度和质量;④导向锤座的构造及尺寸。⑶土质与工程环境:①土的性质,如密度、含水量、颗粒结构、压缩性、超固结状态、抗剪强度等;②触探深度,包括触探杆长度和探杆侧壁摩擦。触探深度在12~15m以内时,可忽略探杆侧壁摩阻力,也不用泥浆护壁。探杆长度有显著影
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响,对锤击数需要修正;③地下水的影响。在粘性土中试验,地下水的影响大;在砂土中试验.地下水影响小。
3.7、岩石力学参数测定
岩石的力学性质,岩石和岩体,无论是干燥的还是饱和的,在大多数工程荷载作用下,均表现为弹性体或近似弹性体。
岩石特别是岩体内部,必然有节理、裂隙、结构面、软弱夹层等。这些结构面、软弱夹层,其物质成分、微观结构、力学性质都比较复杂,其力学性质可能属于非线性弹性、弹塑性或粘弹性等。对于结构面和软弱夹层而言,它们含水情况是否饱和,作用力方向和结构面、软弱夹层的展布方向是垂直还是平行或者倾斜,影响很大、差异明显、工程效果大不相同。由于岩石、岩体本构关系的多样性、复杂性及不确定性,这里只研究岩石、岩体作为弹性体、近似弹性体的情况。
3.8、软岩及土的流变试验
软岩及土的流变性包括弹性后效、流动、结构面的闭合和滑移变形等。随着岩土工程的发展,流变已成为工程实践中常遇到的问题,也是造成事故的主要因素之一。岩土体流动变形呈现出了大量的、具有不同特征的流动变形和破裂现象一,通过测试技术,研究这些现象便于了解岩土体变形程度、发生原因、发展趋势及最终状态,由此采取适时有效的工程对策。
3.8.1、软岩的特征与流变特性
软岩的基本特征是强度低,孔隙率高,重度小,渗水、吸水性好,易风化,易崩解,具有显著的膨胀性和明显的时效特性。作为工程材料,其稳定性差。由于岩体开挖后出现持续变形,对于不稳定岩石包括泥质夹层节理弱面等,往往有流变性、粘弹性、粘弹塑性等。流变性又称粘性(Viscosity),是指物体受力变形过程与时间有关的变形性质。软岩流变的一个重要特征是其强度随时间的延长而降低。
软岩的流变性包括弹性后效、流动、结构面的闭合和滑移变形。,弹性后效是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复。由于加荷刚继瞬时的弹性变形产生之后,仍有部分变形随时间增长而产生,因为这部分变形属于可恢复的,且在恢复时亦需要一定的时间,因此,这部分变形仍属于弹性变形范畴,当外力卸除后最
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终不留下永久变形。流动又可分为粘性流动和塑性流动,它是一种随时间延续而发生的塑性变形(永久变形),其中粘性流动足指在较小外力作用下发生的塑性变形(永久变形),塑性流动是指外力达到屈服极限值后才开始发生的塑性变形。闭合和滑移是岩体中结构面的压缩变形和结构面问的错动,也属塑性变形。
工程岩体流变性状及其多样性、易变性显得比较复杂。不同成因类型的软岩、不同结构构造的软弱层,其流变性表现程度是不同的。花岗岩风化形成的软岩,流变变形一般较小,阻尼变形持续时间较短,变形很快趋向稳定;泥质砂岩变形增长较快,变形量值也较大;粘土岩与页岩以及软弱夹层的流变特性非常明显,故对其流变性进行研究有着重要的现实意义。
软岩的流变规律是很复杂的,它和膨胀、崩解一样给软岩工程带来极大的危害。地下洞室围岩的失稳往往是流变、膨胀和崩解的综合效应。很难区分何种效应起主导作用。
软岩的流变力学特性主要包括四方面:①蠕变,在恒定麻力的条件下,变形随时间逐渐增长的现象;②应力松弛,当应变保持一定时,应力随时间逐渐减小的现象;③流动特性,时间一定时,应变速率与戊力大小的关系;④长期强度,在长期荷载持续作用下软岩的强度。
3.9、岩土中的应力测量
土体中的应力测量通常采用压力盒装置(常用的有钢弦式土压力盒),测量时必须保证仪器埋设处的土体可以近似认为是弹性均匀连续介质。地应力的研究和测试方法有:岩体表面应力测量技术、浅钻孔应力解除技术、深钻孔地应力测量技术、水压裂法地应力测量技术和声发射法地应力测量技术等。