[发明专利]现场岩体泊松比测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及水利工程建设中岩体的变形模量，尤其是涉及一种现场岩体泊松比测试方法。

背景技术

泊松比是指材料在单向受压（或受拉）时，横向应变与竖向应变的绝对值的比值。在水利工程建设中岩体的变形（或弹性）模量是工程重要的设计参数，该参数是对岩体进行变形试验获取压力与对应变形值，然后进行岩体变形模量及弹性模量的计算， 其计算公式见式1.1。

                                                                                    式1.1

式中：E —— 变形模量或弹性模量，MPa；以全变形W_o代入计算时为变形模量E_o；以弹性变形W_e代入计算时为弹性模量E_e；

p —— 按承压面单位面积计算的压力，MPa ；

W —— 岩体表面变形，cm；

D —— 承压板直径，cm；

μ —— 岩体泊松比。

从式1.1可知，计算岩体的变形（或弹性）模量涉及岩体泊松比 μ。目前国内尚未有现场测取岩体泊松比的方法，在计算岩体的变形（或弹性）模量时采用的岩体泊松比指标，主要是按照《水利水电工程岩石试验规程》（SL264—2001）的规范进行室内岩石的“单轴压缩变形试验”获得的。其方法为制备直径或边长为48~54mm、其高度与直径或边长之比为2.0~2.5的圆柱体或方柱体岩石试件，在试件中部选定互相垂直的两对面，以相对面为一组，分别粘贴纵、横向应变片，

将牢固粘贴应变片的试件置于试验机承压板中心，连接试件上应变片导线与静态电阻应变仪，然后按照规定加荷方式与速率加荷，测读载荷与应变值。由试件上纵、横向应变片测得试件的竖向应变量ε_h       和横向应变量ε_d ,按式1.2计算岩石试件的泊松比μ。

                          式1.2

众所周知，泊松比与岩石的强度、风化程度、节理裂隙发育等有直接关系，室内岩石泊松比试验采用应变片粘贴在试件上，试件表面的光滑程度、粘贴应变片的胶液以及粘贴方法等对测量数据均有影响，并且测量数值无法进行直接验证。若能与现场进行岩体变形试验的部位测取岩体泊松比，其数值将会更加合理，但由于没有好的方法测取现场岩体的横向变形，若采取室内岩石试验方法将受制于现场环境与条件，难以实现。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种现场岩体泊松比测试方法。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的现场岩体泊松比测试方法，包括下述步骤：

第一步，在山体上开挖一个试验平洞；

第二步，在所述试验平洞的底板面基岩上，用内孔直径10cm、壁厚2cm的空心钻头垂直向下钻进深度10cm，得到直径10cm、高度10cm的圆柱体试件，所述圆柱体试件与周围的基岩之间形成2cm宽的环形槽；在所述环形槽的底部对称打两个测孔；

第三步，在所述圆柱体试件上贴壁套装一弹性钢套环，所述弹性钢套环上的钢触点与所述圆柱体试件紧密接触并适当受压，将所述弹性钢套环的应变片测线与静态电阻应变仪相连接；所述圆柱体试件受压发生横向变形，所述钢触点将挤压弹性钢套环使之发生变形，粘贴在所述弹性钢套环上的应变片的应变值随之发生变化，通过与之连接的静态电阻应变仪即可测取应变片的应变值，由此可以换算成所述圆柱体试件的横向变形量；

第四步，在所述圆柱体试件的顶面，自下而上依次叠置安装刚性承压板、液压千斤顶、变接头钢板与组合传力杆，然后用球型铰接锚具将组合传力杆与所述试验平洞顶板固定牢固，将所述液压千斤顶的进、出液口分别通过油管与高压油泵的出、进液口连通；在所述刚性承压板两侧对称预留的螺栓孔与所述环形槽底部的测孔处分别安装测量标点，在所述测量标点上方安装千分表；

第五步，按照相关技术规程规定的加荷方式与速率对所述圆柱体试件进行加荷试验，即可测量与计算所述圆柱体试件的竖向变形量；

第六步，根据第三步测得的横向变形量和第五步测得的竖向变形量，并由圆柱体试件直径与高度尺寸，计算其对应的横向应变值与竖向应变值，由此即可计算出所述圆柱体试件的泊松比。