原位试验

试验类型

原位试验通常是确定岩土体工程特性的最好手段，某些情况下是获取有效成果的唯一方法。原位试验用于确定节理发育岩体的地应力和变形特性(模量)、节理发育岩体或岩体内关键软弱夹层的抗剪强度，以及岩体中软弱夹层或结构面的残余应力。

试验方法

确定岩体变形模量最常用的原位试验是平板载荷试验(千斤顶试验)，这类试验有的是用加压扁千斤顶作用在压杆上，有的是通过一套液压千斤顶，将荷载加到预制好的岩面上。

这类试验经常通过测量承载板的位移量来计算变形模量，造成结果不够准确，其原因有承载板的偏斜、板与岩体之间空隙的闭合及承载板下面卸荷裂隙与爆破所形成裂隙的闭合。Ribacchi对此问题作了详细的调查，得出只有在承载板以下一定深度处量测位移量，才能得到可靠的结果。因此，应尽可能用埋于岩体中的多点应变计来量测变形量。

分类

原位试验是指直接在现场地基土层中进行的试验。由于试验土体的体积大，所受的扰动小，测得的指标有较好的代表性，因此近年来，此类试验技术和应用范围均有很大的发展。前面阐述的触探试验也可算是原位试验，不过它所测定的不是土的某种物理、力学性质指标。直接测定原位土的物理、力学性质指标，常用的有平板载荷试验、旁压试验、十字板试验、大型直剪试验、压水和注水试验等。

平板载荷试验

平板载荷试验是一种模拟实体基础承受荷载的原位试验，用以测定地基土的变形模量、地基承载力以及估算建筑物的沉降量等。工程中常认为这是一种能够提供较为可靠成果的试验方法，所以在取原状土样很困难时，如对于重要建筑物地基或复杂地基，特别是碰到松散砂土或高灵敏度软黏土，均要求进行这种试验。

旁压试验

旁压试验又称横压试验，是在钻孔内进行的横向载荷试验，能测定较深处土层的变形模量和承载力。

旁压仪是由旁压器、充水系统、加压系统和变形量测系统4部分组成。旁压器是旁压仪的主要部分。它是外径为56mm的圆柱形橡皮囊，内部用横隔膜分成中腔和上下腔。中腔直接用以量测，称为量测室；上下腔用以保持中腔的变形均匀，将空问问题简化成平面应变问题，称为辅助室。

试验时，先将旁压器竖立于地面上，打开充水系统的注水阀，向旁压器及管路充水。充满后，关闭注水阀门。将旁压器置于钻孔中预定的测试位置。这时旁压器的橡皮囊尚未紧贴在四周的岩土表面上。随后利用加压系统，经量测管(包括辅助管)分级向旁压器加压，量测室和辅助室因内部水压升高而体积膨胀。先是让橡皮囊紧贴于岩土面上，继而挤压四周岩土体，产生轴对称径向变形。显然量测段钻孔的扩张量就是该段橡皮囊的膨胀量，也就是加压时所注入的水量，可以从量测管上的刻度读取。

十字板剪切试验

十字板剪切试验是快速测定饱和软黏土不排水抗剪强度的一种简易而可靠的方法。仪器主要由十字板头和加荷装置及测力装置组成。近年来新式仪器多用自动记录显示器和数据处理的计算机代替旧有的读数表盘。在软黏土中选用75mm×100mm或75mm×150mm板头，在较硬的土中则选用50mm×100mm的板头较为合适。

优缺点

岩土工程的原位试验是指在工程现场以及在不扰动或基本不扰动岩土层的情况下通过特定的试验仪器对岩土层进行试验，并运用岩土力学的基本原理对试验数据进行归纳、分析、抽象和推理以判断其状态，以获得所测岩土层的物理力学性质指标及划分岩土层，得出其性状参数的综合性试验技术。由于室内的岩样存在体积小、脱离岩体的地质力学性能的全貌等缺点，因而不能充分反映岩体的力学性能。而岩体的野外现场试验就较为全面地反映岩体力学性能的全貌，这是室内试验所不及的。原位试验技术是岩土工程和工程地质学科的重要组成部分，其优点在于：①不用取样；②样本数量大；③快速、经济。由于原位动态试验往往是在一定范围内的自然状态岩体上进行的，所以成果数据更能反映介质的真实情况，更具实际应用价值。

原位试验也有其局限性。首先，原位试验的应力条件复杂，一般很难直观地得出某个参数，而如按反馈分析的方法，则在选择计算模型和确定边界条件时将不得不采取一些简化假设，由此引起的误差也可能使得出的参数不能理想地表征实际岩体的性状，特别是当原位试验中的岩体变形和破坏模式与实际工程中不一致时。其次，原位试验一般只能测定现场现实荷重条件下的参数，而无法预测后者在荷重变化时的发展趋势。最后，原位试验耗时费钱，试验数量因而受到限制，特别是一些大型试验，得到的参数数量甚至少到无法进行合理的统计分析。对于性质变异较大且十分不均匀的岩体来说，少数几个试验点的不具有代表性。总之，对于测定岩体参数，仅仅强调原位试验也是不可行的。关于对室内试验结果影响最大的取样扰动影响，现有的一些精细的取样技术，足可以使取岩样扰动的影响降低到最小限度。

应用

应用原位试验技术来定量或准定量地评价工程岩体质量已取得了很大的进展。通过对工程岩体的原位试验或无损检测，获取其原始状态下的多种物理力学参数，再配合一定的大型试验和室内试验就能全面地取得工程岩体物理力学性质和质量指标，进而对工程岩体进行评价，为设计、施工等部门提供可靠的定量依据。原位试验所使用的仪器轻便、操作简单，工作条件要求不高。可以现场做出切合实际的定量分析评价。

原位试验是在岩体的局部施加载荷测定岩土的反应，以估计岩土的指标，如强度指标、变形指标等。现场试验是在比较大的范围内施加载荷测读岩石的综合反应，用于检验设计计算的正确性，测定施工过程中岩体的反应，估计宏观的指标范围以校正原位试验或室内试验的结果。原位试验方法应根据岩土条件、设计对参数的要求、地区经验和试验方法的适用性等因素选用。根据原位试验成果，利用地区性经验估算岩土工程特性参数和对岩土工程问题做出评价时，应与室内试验和工程反算参数作对比，检验其可靠性。原位试验的仪器设备应定期检验和标定。分析原位试验成果资料时，应注意仪器设备、试验条件、试验方法等对试验的影响，结合地层条件，剔除异常数据。

岩石力学现场试验布置方案应以岩石力学试验设计准则为依据。

①确定试验位置确定试验位置是一件既关键又复杂的工作，要进行现场调查，反复地研究工程地质资料，对工程岩体进行分区，确定分区内的试验地点，经过逐步筛选，以达到试件少而精，又具充分的代表性。

②对工程岩体进行分区筛选在现场调查的基础上，首先研究工程岩体分区图和工程岩体结构图，每一分区代表一种工程特性。每一分区的岩性、构造、岩体结构及其稳定性等都不同于另一区，在分区的基础上，还必须进一步筛选。分区筛选的原则是根据每个分区的岩体结构类型进行判断，判断其工程的稳定程度。

③运用简易手段和分析计算方法找出控制岩体稳定关键部位为了节省试验工作量，特别是现场大型试验工作量，应该尽量事先利用一些简易手段或设备，运用工程物探和一些经验方法，对岩体力学性质做出预测及判断。同时，还应在充分分析研究已有资料的基础上，运用计算方法，进行灵敏度分析和参数研究，即针对不同岩体，在其设计参数的可能变化范围内，进行不同方案的计算和分析，哪些部位的岩体和哪些参数是控制性的，从而确定岩体力学试验的重点。

④确定试验的主要内容岩体力学试验的主要内容，取决于岩体工程的破坏方式及工程作用的方式。

岩土工程多为隐蔽性工程，由于岩土性质的复杂多变，加之结构体与岩土体之间的相互作用难以把握，故岩土工程中发生事故的几率很大而且难于发现和补救。因此，重视和强化岩土工程中的监测和检测工作是十分必要的，而原位试验(检测)是实际工作中最常用也是最直观可靠的技术手段。

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