核电厂工程岩土试验规程

ICS

备案号：NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/T****—20xx

核电厂工程岩土试验规程

Codeforrock&soiltestsofnuclearpowerstation

征求意见稿

2014——发布2014——实施

国家能源局发布

1

核电厂工程岩土试验规程

1范围

本标准规定了核电工程岩土试验的基本方法和要求

本标准适用于各种核反应堆型的陆地固定式商用核电厂、核供热厂、实验堆、研究堆及核燃料

后处理厂的工程勘测岩土试验工作。

2规范性引用文件

下列文件对本文件是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB6682分析实验室用水规格和试验方法

GB12746土工试验仪器贯入仪

GB50021岩土工程勘察规范

GB/T50269-97地基动力特性测试规范

DL/T5409.1-2009核电厂工程勘测技术规程第2部分：岩土工程

3术语、符号

3.1术语

3.1.1

粒径grainsize

土粒能通过的最小筛孔孔径，或土粒在静水中具有相同下沉速度的当量球体直径。

3.1.2

级配gradation

土样中各粒组占总土粒质量的比例。

3.1.3

含水率watercontent

土中水的质量与土颗粒质量的比值，以百分率表示。

3.1.4

4

密度density

单位体积土的质量。

3.1.5

土粒比重specificgravityofsoilparticle

土颗粒在105℃～110℃烘至恒量时的质量与同体积4℃纯水质量的比值。

3.1.6

孔隙比voidratio

土的孔隙体积与固体颗粒体积的比值。

3.1.7

饱和度degreeofsaturation

土中孔隙水的体积与孔隙体积的比值。

3.1.8

液限liquidlimit

细粒土流动状态与可塑状态间的界限含水率。

3.1.9

塑限plasticlimit

细粒土可塑状态与半固体状态间的界限含水率。

3.1.10

缩限shrinkagelimit

饱和黏性土的含水率因干燥减少至土体体积不再变化时的界限含水率。

3.1.11

塑性指数plasticityindex

液限与塑限的差值，去除掉百分号。

3.1.12

液性指数liquidityindex

天然含水率和塑限之差与塑性指数的比值。

3.1.13

塑性图plasticitychart

以塑性指数Ip为纵坐标、液限ωL为横坐标用于细粒土分类的图。

3.1.14

5

相对密度relativedensity

无黏性土（如砂类土）最大孔隙比emax与天然孔隙比e0之差和最大孔隙比emax与最小隙比

emin之差的比值，反映无黏性土紧密程度的指标。

3.1.15

最大干密度maximumdrydensity

击实或压实试验所得的干密度与含水率关系曲线上峰值点所对应的干密度。

3.1.16

最优含水率optimummoisturecontent

击实试验所得的干密度与含水率关系曲线上峰值点所对应的含水率。

3.1.17

渗透系数coefficientofpermeability

土中水渗流呈层流状态时，其流速与作用水力梯度成正比例关系的比例系数。

3.1.18

压缩系数coefficientofcompressibility

在K0固结试验中，土试样的孔隙比减小量与有效压力增加量的比值，即e～p压缩曲线上某压

力段的割线斜率，以绝对值表示。

3.1.19

抗剪强度shearstrength

土体和岩体在剪切面上所能承受的极限剪应力。

3.1.20

无侧限抗压强度unconfinedcompressivestrength

土体在无侧限条件下，抵抗轴向压力的极限强度。

3.1.21

黏聚力cohesion

黏性土的结构联结产生的抗剪强度，其数值等于强度包线在剪应力轴上的截距。

3.1.22

内摩擦角internalfrictionangle

强度包线与法向压力轴的交角，反映颗粒间的相互移动和咬合作用形成的摩擦特性。

3.1.23

自由膨胀率freeswellingratio

6

用人工制备的烘干土，在纯水中膨胀后增加的体积与原体积之比值，用百分数表示。

3.1.24

粗颗粒土

粗颗粒土是指粒径大于5mm土的质量大于总质量50%的粗粒土。

3.1.25

颗粒分析试验particlesizeanalysis

测定土中各种粒径组相对含量百分率的试验。

3.1.26

击实试验compactiontest

用标准击实方法，测定某一击实功能作用下土的密度和含水率的关系，以确定该击实功能时土

的最大干密度与相应的最优含水率的试验。

3.1.27

剪切试验sheartest

测定土抗剪强度指标的室内或现场试验。

3.1.28

渗透试验permeabilitytest

测定土体渗透系数的试验。

3.1.29

固结试验consolidationtest

测定饱和黏性土试样受荷载排水时，稳定孔隙比和压力关系、孔隙比和时间关系的试验。

3.1.30

直剪试验directsheartest

一般取3～4个相同的试样，在直剪仪中施加不同竖向压力，再分别对它们施加剪切力直至破坏，

以直接测定固定剪切面上土的抗剪强度的方法，分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验。

3.1.31

三轴压缩试验triaxialcompressiontest

通常用3～4个相同的圆柱形土试样，分别在不同的小主应力σ3围压下，施加轴向应力，即主

应力差（σ1-σ3）直至试样破坏的一种求取土的抗剪强度指标（c,φ）和确定土的应力—应变关系

的试验，分为不固结不排水、固结不排水和固结排水三种方法，也称三轴剪切试验。

3.1.32

7

载荷试验loadingtest

在岩、土体原位，用一定尺寸的承压板，对岩、土体施加竖向荷载，同时观测承压板沉降，以

研究岩、土体在荷载作用下的变形特征，测定岩、土体承载力和变形模量等工程特性的原位测试。

分为平板载荷试验和螺旋板载荷试验。

3.1.33

静力触探试验conepenetrationtest（CPT）

用静力将标准规格的锥形探头匀速压入土中，测定土的阻力随深度变化和土的力学特性的原位

测试，又称静力触探。

3.1.34

圆锥动力触探试验dynamicpenetrationtest（DPT）

用一定重量的击锤，从规定高度自由落下，将标准规格的圆锥形探头贯入土中，根据打入土中

一定距离所需的锤击数，判定土的力学特性的原位测试。

3.1.35

标准贯入试验standardpenetrationtest（SPT）

用质量为62.1kg的穿心锤，以76cm的自由落距，将标准规格的贯入器在钻孔孔底预打15cm，

测记再打入土中30cm所需锤击数，判定土的力学特性的原位测试。

3.1.36

十字板剪切试验vanesheartest（VST）

将标准十字板探头插入土中按一定速率旋转，量测土破坏时的抵抗力矩，测定土的不排水抗剪

强度的原位测试，简称十字板试验。

3.1.37

旁压试验pressuremetertest（PMT）

利用可侧向膨胀的旁压仪，在钻孔中对孔壁施加径向压力，根据压力与变形关系测定岩土临塑

压力、极限压力、旁压模量等参数的原位测试，又称横压试验。

3.1.38

原位直接剪切试验in-situsheartest

在岩土体原位制备试验加荷面，分级施加竖向和水平荷载，测定岩土或结构面抗剪强度的原位

测试，又称现场直剪试验。按测试对象分为岩体直剪试验、土体直剪试验和结构面直剪试验。

3.1.39

波速测试wavevelocitytest

8

根据压缩波、剪切波或瑞利波在岩土体内的传播速度，间接测定岩土体在小应变条件下动弹性

模量的原位测试。

3.2符号

0—天然含水率

m0—试件烘干前的质量

md—试件烘干后的质量

0—天然密度

—干密度

s—饱和密度

ms—试件强制饱和后的质量

mw—用静水力学天平称取饱和试件在水中的称量

ρw—试验所用的水密度

'

mw—用电子天平称取饱和试件在水中的称量

mn—密封试件的质量

mnw—用静水力学天平称取密封试件在水中的称量

n—密封材料的密度

m′nw—用电子天平称取密封试件在水中的称量

m1—比重瓶和试液总质量

m2—比重瓶、试液和岩粉总质量

p—颗粒密度

we—与试验同温度条件下试液密度

mw—强制饱和试件在水中的称量

a—自然吸水率

9

s—饱和吸水率

ma—试件浸水48h后的质量

kw—饱水系数，水充填开口孔隙的程度

n—岩石孔隙率

Vh—轴向自由膨胀率

Vd—径向自由膨胀率

Vhp—侧向约束轴向膨胀率

Ps—膨胀压力

P—载荷

Id—岩石耐崩解性指数

mr—残留试件烘干质量

Lf—冻融质量损失率

Rs—冻融前的饱和单轴抗压强度

Rf—冻融后的饱和单轴抗压强度

Kf—冻融系数

—正应力，MPa

——剪应力，MPa；

Ee—岩石弹性模量

e—岩石弹性泊松比

E50—岩石变形模量，即割线模量

h——纵向应变；

d——横向应变；

Rc——岩石单轴抗压强度，MPa；

10

t—岩石抗拉强度

tan—摩擦系数

c—黏聚力

Q—剪切载荷,推力载荷

Is—未经修正的岩石点荷载强度指数

I

s(50)—经尺寸修正后岩石点荷载强度指数

W—岩体表面变形

Wz—深度z处的岩体变形

WA—变形测点A处的绝对变形

WR—两点间的相对变形

Δd—钻孔径向变形

ΔR—岩体表面径向变形

p0—内水压力

f——换能器主频，Hz；

D——试件的直径，m；

V

P——纵波波速，保留三位有效数字，m/s；

V

s——横波波速，保留三位有效数字，m/s；

Gd——动剪切模量，MPa

Ed——动弹性模量，MPa

d——动泊松比

——岩块衰减系数，NP/m

Kv——岩体完整性系数，精确至0.01

Vpm——岩体纵波波速，m/s

Vpr——岩块纵波波速，m/s

11

4基本规定

4.0.1试验前应详细了解工程规模、工程地质条件、设计意图、建筑物特点、施工方法，试验内容、

方法、数量应与工程建设各勘测阶段的深度相适应，并符合下列规定：

1初步可行性研究及可行性研究阶段应提供基本的岩土物理力学性质指标，核岛位置应有直接的试

验和测试数据，实测压缩波速度和剪切波速度，计算岩土层的动力学参数；

2初步设计、施工图设计、工程建造阶段应以核岛区的岩土试验为重点，核岛位置应采用跨孔法做

波速测试、布置钻孔弹性模量试验，对工程有影响的边坡应进行专项试验。

4.0.2试验工作管理基本要求应符合本规程附录A的规定。

4.0.4岩土试样可利用钻孔、试坑、浅井和探槽获取，取样位置和数量应根据地质条件、工程特点和

试验要求确定，并应符合下列规定：

1取样孔数量不少于钻孔数量的1/3；

2每个建筑地段的主要土层土样数量不少于6件、主要岩层岩样不少于3组；

3采取试样应符合规程附录B的规定

4.0.5室内土工试验开土记录应描述：试验编号、土样名称、颜色、状态、密度、成分、试验项目、

记录人、校核人、时间、页码等。

4.0.6室内土工试验原始记录应包括：试样编号、试验方法、执行标准、仪器设备、试验人员、审核

人员、试验日期、页码等。

4.0.7室内岩石试验前应描述：岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结性质、节理裂隙

发育程度及分布、试件形状等。

4.0.8室内岩石试验原始记录应包括：试件编号、名称、试件描述、破坏特征、试验方法、执行标准、

仪器设备、试验人员、审核人员、试验日期、页码等。

4.0.9原位测试或试验前应描述：试验位置、地质环境、颜色、结构、构造等。

4.0.10试验后应编制试验报告，主要内容：试验依据、试验任务和目的、执行标准、完成工作量、

试验方法、仪器设备、成果图表、结果说明等。

12

5岩石物理性质试验

5.1含水率试验

5.1.1含水率试验采用烘干法，适用于矿物不含结晶水和含结晶水的岩石。本试验适用于测定岩石

在天然状态下的含水率。

5.1.2进行含水率试验时，每组试件数量不宜少于6个。

5.1.3试件制备应符合下列规定：

a)试件应在现场采取，不得采用爆破取样。试件在采取、运输、储存和制备过程中，含水率

的变化不应超过1%。

b)每块试件尺寸应大于组成岩石最大矿物颗粒粒径的10倍。

c)试件质量不宜小于40g，不宜大于200g。

5.1.4试件描述应包括下列内容：

a)岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质等。

b)为保持试件天然含水状态所采取的措施。

5.1.5烘干法试验所用的主要仪器和设备，应包括下列各项：

——烘箱和干燥器，干燥器内置氯化钙或硅胶；

——天平(称量500g，感量0.01g)；

——具有密封盖的试样盒。

5.1.6试验步骤应符合下列规定：

a)制备试件放入称量盒内，并称其质量。

b)将试样置于烘箱内，对于不含矿物结晶水的岩石，应在105~110℃的恒温下烘24h。对于含

有矿物结晶水的岩石，应降低烘干温度，可在40±5℃恒温下烘干到恒量，宜为24h。

c)将试件从烘箱中取出，放入干燥器内冷却至室温，称试件质量。

d)重复本条b）、c）款步骤，直到相邻两次称量之差不超过后一次称量的0.1%。

e)称量精确至0.01g。

5.1.7试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石天然含水率按下式计算：

m0md

0100(5.1-1)

md

13

式中天然含水率，；

0——%

试件烘干前的质量，；

m0——g

试件烘干后的质量，。

md——g

b)计算结果精确至0.01。

5.1.8试验记录应包括工程名称，岩石名称，试验编号、试件编号，试件描述，试件烘干前后的质

量，试验人员，试验日期。

5.2块体密度试验

5.2.1岩石块体密度试验可采用量积法、水中称量法和密封法。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，密封法适用于不能

用量积法或直接在水中称量进行试验的岩石。当采用密封法测定行块体密度时，应同时测定岩石的

天然含水率，密封材料可选用石蜡或高分子树脂胶涂料。

5.2.2进行块体干密度试验时每组试件数量不应少于3个，进行块体湿密度试验时试件数量不宜少于

5个。

5.2.3试件描述应包括下列内容：

岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质、节理裂隙的发育程度及分布，试件的

形状等。

5.2.4量积法试件制备应符合下列规定：

a)试件可用岩芯或岩块加工制成，在采取岩样或制备试件时应避免产生人为裂隙。

b)试件尺寸应符合：圆柱体直径或方柱体边长宜为48~54mm；含大颗粒岩石的试件直径或边

长应大于最大矿物颗粒粒径的10倍；试件高度与直径或边长之比宜为2.0~2.5。

c)试件加工精度应符合：试件高度、直径或边长的允许偏差为±0.3mm；试件两端面的不平整

度允许偏差为±0.05mm，端面应垂直于试件轴线，允许偏差为±0.25°；方柱体或立方体试件

相邻两面应互相垂直，允许偏差为±0.25°。

5.2.5量积法主要仪器和设备应包括下列各项：

——钻石机、切石机、磨石机和车床；

——烘箱和干燥器；

——真空抽气设备或煮沸设备；

14

——天平(感量0.01g)；

——测量平台、角尺、百分表、游标卡尺等。

5.2.6量积法试验步骤应符合下列规定：

a)测量试件两端和中间三个断面上相互垂直的两个方向的直径或边长，按平均值计算截面积。

b)测量两端面周边上对称四点和中心点处的高度，计算高度平均值。

c)称量试件在天然状态下的质量。

d)试件烘干应符合本规程5.1.6条b）~d）款的规定。

e)试件自由吸水和强制饱和按照如下要求执行：

1）先采用自由吸水法，应将试件放入水槽，先注水至试件高度的1/4处，以后每隔2h分别

注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部浸没试件。试件全部浸入在水中自由吸水48h后，取出试

件拭干表面水分并称量。

2）对自由吸水后的试件进行强制饱和。采用煮沸法饱和试件时，煮沸容器内的水面应始终

高于试件，煮沸时间不应少于6h。经煮沸的试件应放置在原容器中冷却至室温，取出试件拭干表面

水分并称量。

3）采用真空抽气法饱和试件时，饱和试件的容器内的水面应高于试件，真空压力表读数宜

为当地大气压值，直至无气泡逸出为止，但抽气时间不应少于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，取出试件拭干表面的水分并称量。

f)长度测量精确至0.01mm，称量精确至0.01g.

5.2.7量积法试验成果整理应符合下列规定：

a)量积法岩石块体密度按下列公式计算：

m

0(5.2-1)

0AH

m

s(5.2-2)

sAH

m

d(5.2-3)

dAH

式中天然密度，3；

0——gcm

——干密度，gcm3；

饱和密度，3；

s——gcm

A——试件截面积，cm2；

H——试件高度，cm.

15

ms——试件强制饱和后的质量，g；

b)计算精确至0.01gcm3，三个试件平行测定，当平行差值小于0.05gcm3时取平均值，

平行差值大于0.05gcm3时，每个试件的结果全部列出，不求平均值。

5.2.8水中称量法试件制备应符合如下规定：

a)试件可采用规则或不规则形状。

b)试件尺寸应大于组成岩石最大颗粒粒径的10倍。

c)每个试件质量不宜小于150g。

5.2.9水中称量法主要仪器和设备应包括下列各项：

——切石机和车床；

——烘箱和干燥器；

——测量平台；

——水中称量装置（静水力学天平或电子天平）。静水力学天平：称量1000g，分度值0.01g。并应附

孔径小于5mm的金属网框、其直径约（10～15）mm，高约（10～20）mm，适合网框沉入的盛水

容器（如图5.2-1所示）。电子天平：称量1000g，分度值0.01g，并应附盛水容器，固定试件支架（如

图5.2-2所示）。

5

4

3

2

1

图5.2-1静水力学天平装置图5.2-2电子天平水中称量装置

1-数值显示框；2-盛水容器；3-金属网框；1—电子天平；2—盛水容器；3—试件；4—细线；5—固定试件

4-电子天平；5-撑物台；6-排水阀；7-拉杆

5.2.10水中称量法试验步骤应符合如下规定：

a)按本规程第5.2.6条第（c～e）款规定对试件进行称量、烘干，自由吸水法、煮沸法、真空

吸水法饱和。

b)当采用静水力学天平称量时，应按图5.2-1装置，先向容器内注水至约2/3高度处，并使天

平一端的金属网框浸入水中，勿使网框与容器底部和侧壁接触，待显示稳定后，按清零键，

16

然后将强制饱和的试件放入金属网框内浸没于水中，称试件在水中的质量，并测记水温。

c)当采用电子天平称量时，应按图5.2-2装置，先将装有水的盛水容器置于电子天平上，待显

示稳定后，按清零键，然后将强制饱和的试件吊在固定支架上并浸没于水中，勿与容器壁

接触，称试件悬没在水中的质量，并测记水温。

d)称量精确至0.01g。

5.2.11水中称量法试验成果整理应符合下列规定：

a)当采用静水力学天平称量时，岩石块体密度按下列公式计算：

m0

0w(5.2-4)

msmw

md

dw(5.2-5)

msmw

ms

sw(5.2-6)

msmw

式中：mw——用静水力学天平称取饱和试件在水中的称量，g；

3

ρw——试验所用的水密度，gcm。

b)当采用电子天平称量时，岩石块体密度按下列公式计算：

m0

0,w(5.2-7)

mw

md

d,w(5.2-8)

mw

ms

s,w(5.2-9)

mw

'

式中：mw——用电子天平称取饱和试件在水中的称量，g。

c)计算精确至0.01gcm3，三个试件平行测定，当平行差值小于0.05gcm3时取平均值，

平行差值大于0.05gcm3时，每个试件的结果全部列出，不求平均值。

5.2.12密封法试件宜采用边长为40~60mm的近似立方体或浑圆状体。

5.2.13密封法试验主要仪器和设备应包括下列各项：

——切石机和车床；

17

——烘箱和干燥器；

——天平(感量0.01g)；

——测量平台；

——静水力学天平或电子天平同本规程第5.2.9条规定；

——密封材料：石蜡或高分子树脂涂料。

——其他设备：熔化石蜡和配制涂料的用具。

5.2.14试验应按照如下步骤进行：

a)试件的密封，可根据试件状态选用石蜡或高分子树脂胶涂料作为防水密封材料。

1）采用蜡封时：将已经称量的试件系上细线，置于温度60℃左右的融蜡中1~2s，使试件表面

均匀涂上一层蜡膜，厚度约1mm。当蜡膜有气泡时，应用热针刺穿并用蜡液涂平，待冷却后称蜡封

试件质量。

2）采用高分子树脂胶涂料封时：配制高分子树脂胶，用毛笔将高分子树脂胶均匀涂抹于已经

称量的试件试件表面，宜涂刷两遍，待溶剂挥发，在试件表面形成一层薄膜后，称涂层与试件总质

量。

b)将密封试件置于水中称量装置，按照本规程第5.2.10条第（b～d）款规定进行。

c)取出试件，拭干表面水分后再次称量。当浸水后的蜡封试件质量增加时，应重新进行试验。

d)称量精确至0.01g。

5.2.15试验成果整理应符合下列规定：

a)采用静水力学天平称量时，应按下列公式计算岩石块体密度：

m

0(5.2-10)

0mmmm

nnwn0

wn

0

d(5.2-11)

10.010

式中密封试件的质量，；

mn——g

用静水力学天平称取密封试件在水中的称量，；

mnw——g

密封材料的密度，3。

n——g/cm

b)采用电子天平称量时，应按下列公式计算岩石块体密度：

18

m

0(5.2-12)

0m,mm

nwn0

wn

m

d(5.2-13)

dm,mm

nwnd

wn

式中：m′nw——用电子天平称取密封试件在水中的称量，g。

c)计算精确至0.01gcm3，三个试件平行测定，当平行差值小于0.05gcm3时取平均值，

平行差值大于0.05gcm3时，每个试件的结果全部列出，不求平均值。

5.2.16试验记录应包括工程名称，岩石名称，试件编号，试件描述，试验方法，试件尺寸，水密度，

试件在各种含水状态下的称量，石蜡或高分子树脂胶的密度，试验人员，试验日期等。

5.3颗粒密度试验

5.3.1颗粒密度试验可采用比重瓶法和水中称量法。比重瓶法适用于各类岩石，水中称量法适用于

除遇水崩解，溶解和干缩湿胀以及密度小于1gcm3的其他各类岩石。

5.3.2试件描述应包括下列内容：

岩石名称，颜色，矿物成分，风化程度、试件粉碎方法、试件形状等。

5.3.3比重瓶法试件制备应符合下列规定：

a)将岩石试件用粉碎机粉碎成岩粉，使之全部通过0.25mm筛孔，用磁铁吸去铁屑。

b)对含有磁性矿物的岩石，应采用瓷研钵或玛瑙研钵粉碎，使之全部通过0.25mm的筛孔。

5.3.4比重瓶法试验主要仪器和设备应包括下列各项：

——粉碎机，瓷研钵或玛瑙研钵，磁铁块；

——筛(孔径0.25mm)；

——天平(称量200g，感量0.001g)；

——烘箱和干燥器；

——真空抽气设备或煮沸设备；

——恒温水槽；

——短颈比重瓶(容积100ml)；

——温度计(量程0~50℃)；

19

——砂浴、滴管等。

5.3.5比重瓶法试验步骤应符合下列规定：

a)将制备好的岩粉置于105~110℃的恒温下烘干，烘干时间不应少于6h，然后放入干燥器内

冷却至室温。

b)用四分法取其中两份岩粉，每份岩粉质量为15g。

c)将称量后的岩粉装入烘干的比重瓶内，注入试液(纯水或煤油)至比重瓶容积的一半处。对含

水溶性矿物的岩石，应使用煤油作试液。

d)当使用纯水作试液时，可采用煮沸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。

e)当采用煮沸法排除气体时，煮沸后加热时间不应少于1h。

f)当采用真空抽气法排除气体时，真空压力表读数宜为当地气压值，抽气应抽至无气泡逸出，

且抽气时间不少于1h。

g)将经过排除气体的试液注入比重瓶至近满，然后置于恒温水槽内，使瓶内温度保持稳定，

上部悬液澄清，测量瓶内试液的温度，准确至0.5℃。

h)塞好瓶塞，使多余的试液自瓶塞毛细孔中溢出，将瓶外擦干，称瓶、试液和岩粉的总质量。

i)洗净比重瓶，注入经排除气体并与试验同温度的试液至比重瓶内，按本条g），h）款规定

称瓶和试液的总质量。

j)本试验应进行两次平行试验，称量精确至0.001g.

5.3.6比重瓶法试验成果整理应符合下列规定：

a)比重瓶法试验岩石颗粒密度按下式计算：

md

pwe(5.3-1)

m1mdm2

式中比重瓶和试液总质量，；

m1——g

比重瓶、试液和岩粉总质量，；

m2——g

3

p——颗粒密度，g/cm；

与试验同温度条件下试液密度，3。

we——g/cm

b)比重瓶法试验两次平行测定的允许偏差为0.02g/cm3，取两次测值的平均值作为试验结果。

c)计算值精确至0.01g/cm3。

20

5.3.7水中称量法试件制备应符合本规程5.2.8条的规定。

5.3.8水中称量法主要仪器和设备应应符合本规程5.2.9条的规定。

5.3.9水中称量法试验步骤见5.2.10条的规定。

5.3.10水中称量法试验成果整理应符合下列规定：

a)水中称量法试验岩石颗粒密度按下式计算：

md

pw(5.3-2)

mdmw

式中强制饱和试件在水中的称量，。

mw——g

b)计算值精确至0.01g/cm3。

5.3.11试验记录应包括工程名称，岩石名称，试验编号，试件编号，试件描述，试验方法，试验人

员，试验日期等。

水中称量法试验还应记录试件的干质量，浸水后质量，强制饱和后质量，试件在水中称量，水

密度。比重瓶法试验还应记录比重瓶编号，试液温度，试液密度，干岩粉质量，瓶和试液总质量，

瓶，试液及岩粉总质量等。

5.4吸水性试验

5.4.1岩石的吸水性试验可分为自然吸水率试验和饱和吸水率试验。岩石自然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强制饱和后测定，适用于遇水不崩解，不溶解和不干

缩湿胀的岩石。

5.4.2吸水性试验试件制备应符合下列规定：

a)试件宜采用规则形状，在试件制备困难时可采用不规则形状.

b)规则试件尺寸应符合本规程第5.2.4条b）款的规定

c)不规则试件应符合本规程第5.2.8条的规定。

d)每组试件块数不应少于3块。

5.4.3试件描述应包括下列内容：

岩石名称，颜色，矿物成分，结构，风化程度，胶结性质，节理裂隙的发育程度及分布，试件形状

等。

6.4吸水性试验主要仪器和设备应包括下列各项：

——钻石机，切石机，磨石机；

21

——烘箱，干燥器；

——天平(感量0.01g)；

——水槽；

——真空抽气设备或煮沸设备。

5.4.5试验步骤应符合下列规定：

a)清除试件表面的尘土和松动颗粒，对软岩和极软岩，试件应采取保护措施，防止试件在吸

水过程中掉块或崩解。

b)试件烘干、自由吸水及强制饱和应符合本规程5.2.6条d）~f）款的规定。

5.4.6试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石的自然吸水率，饱和吸水率按下列公式计算：

mamd

a100(5.4-1)

md

msmd

s100(5.4-2)

md

式中自然吸水率，；

a——%

饱和吸水率，；

s——%

试件浸水后的质量，；

ma——48hg

b)按下式计算岩石饱水系数：

a

kw(5.4-3)

s

式中kw——饱水系数，水充填开口孔隙的程度；

c)按下列计算岩石孔隙率：

n(1d)100(5.4-4)

s

式中：n——岩石孔隙率（%）；

d)计算值精确至0.01。

5.4.7试验记录应包括工程名称，岩石名称，试件编号，试件描述，试验方法，干试件质量，浸水

后试件质量，强制饱和后试件质量，试验人员，试验日期.

22

5.5膨胀性试验

5.5.1本试验可以分为自由膨胀率试验、侧向约束膨胀率试验和体积不变下膨胀压力试验。自由膨

胀率试验适用于遇水不易崩解的岩石。侧向约束膨胀率试验和体积不变条件下膨胀压力试验试验适

用于各类岩石。

5.5.2膨胀性试验每组试件数量不应少于3个。

5.5.3试件描述应包括下列内容：

岩石名称、颜色、矿物成分、结构、风化程度、胶结物性质，膨胀变形和加荷方向与层理，片理、

节理裂隙之间的关系，试件加工方法等。

5.5.4自由膨胀率试验试件制备应符合下列规定：

a)试样应在现场采用干钻法采取及加工，并保持天然含水状态，不应采用爆破或湿钻法取样。

试样的天然含水率变化不宜超过1%。

b)试件尺应满足下列规定：

1)圆柱体试件直径宜为50~60mm，高度宜等于直径.两端面不平行度允许偏差为+0.05mm，垂直

度允许偏差为±0.25°.

2)正方体试件边长宜为50~60mm，两端面不平行度允许偏差为+0.05mm，垂直度允许偏差为

±0.25°.

5.5.5自由膨胀率试验主要仪器和设备应包括下列各项：

——钻石机，切石机，磨石机；

——测量平台，角尺，千分卡尺，放大镜；

——自由膨胀试验仪(图5.5-1)；

——千分表；

——温度计。

图5.5-1自由膨胀试验仪示意图

1-铝板；2-金属透水板；3-试样；4-紫铜片；5-容器

5.5.6自由膨胀率试验步骤应符合下列规定：

23

a)将试件放入自由膨胀试验仪内，在试件上、下端分别放置透水板，顶部放置一块金属板。

b)在试件上部和四侧对称的中心部位分别安装千分表，四侧千分表与试件接触处宜放置一块

紫铜片，千分表测杆浸水部分应涂上防水材料。

c)每隔10min记录千分表读数一次，直至连续三次读数不变。

d)缓慢向容器内注入蒸馏水，直至淹没上部透水板并立即读数。

e)在第一小时内，每隔10min测读变形一次，以后每隔1h测读变形一次，直至相邻三次读数

差不大于0.001mm即可认为稳定，但浸水试验时间不应少于48h。

f)整个试验过程中应保持水位不变，水温变化不应大于2℃。

g)试验结束后，应详细描述试件的崩解，开裂，掉块，表面泥化或软化现象。根据需要可对

试块进行矿物镜检，X衍射分析和差热分析。

5.5.7试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石自由膨胀率按下列公式计算：

U

Vh100(5.5-1)

hH

U

Vd100(5.5-2)

dD

式中轴向自由膨胀率，；

Vh——%

径向自由膨胀率，；

Vd——%

试件轴向变形量，；

Uh——mm

H——试件高度，mm；

试件径向平均变形量，；

Ud——mm

D——试件直径或边长，mm；

b)计算值取三位有效数字。

c)绘制轴向自由膨胀率Vh与时间t的关系曲线，确定最大轴向及径向自由膨胀率。

5.5.8侧向约束膨胀率试验试件制备应符合下列规定：

a)试样应在现场采用干钻法采取，并保持天然含水状态，不应采用爆破或湿钻法取样.试样的

天然含水率变化不宜超过1%。

b)试件应为圆柱体，直径宜为50mm，尺寸偏差为0~-0.1mm，高度不宜小于20mm，且应大

于岩石最大颗粒粒径的10倍。两端面不平行度允许偏差为±0.05mm，且应垂直于试件轴线，

24

垂直度允许偏差为±0.25°。

5.5.9侧向约束膨胀率试验的主要仪器和设备应包括下列各项：

——钻石机，切石机，磨石机；

——测量平台，角尺，千分卡尺，放大镜；

——侧向约束膨胀率试验仪；

——千分表；

——温度计。

5.5.10侧向约束膨胀试验步骤应符合下列规定：

a)在内壁涂有凡士林的金属套环内，先在其底部放置一块金属透水板和一张薄型滤纸，接着

放置试件，其上再放置一张薄型滤纸和一块金属透水板，最后在顶部放置固定金属载荷板，

并安装千分表.金属载荷板的质量应能对试件产生5kPa的压力。

b)试验步骤及稳定标准应符合本规程5.5.6条c）~g）款的规定。

5.5.11试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石侧向约束膨胀率按下列公式计算：

U

Vhp100(5.5-3)

hpH

式中Vhp——侧向约束轴向膨胀率，%；

H——试件高度，mm；

Uhp——侧向约束轴向变形量，mm；

b)计算值取三位有效数字.

c)绘制径向自由膨胀率Vd与时间t的关系曲线，确定最大轴向及径向自由膨胀率。

5.5.12体积不变条件下的膨胀压力试验的试件制备应符合5.5.8条的规定。

5.5.13体积不变条件下的膨胀压力试验主要仪器和设备应包括下列各项：

——钻石机，切石机，磨石机；

——测量平台，角尺，千分卡尺，放大镜；

——膨胀压力试验仪(图5.5-2)；

——千分表；

——压力传感器及对应二次仪表；

——温度计。

25

图5.5-2岩体膨胀压力试验仪示意图

1-螺母；2-平垫圈；3-横梁；4-螺母；5-摆柱；6-接头；7-压力传感器；

8-上压板；9-金属透水板；10-试件；11-套环；12-调整件；13-容器

5.5.14体积不变条件下的膨胀压力试验步骤应符合下列规定：

a)将试件放入内壁涂有凡士林的金属环内，并在试件上，下端分别放置一张薄型滤纸和金属

透水板。

b)安装加压系统及测量试件变形的千分表，使仪器各部位和试件在同一轴线上，不应出现偏

心载荷。

c)对试件施加10kPa的压力，测记千分表读数，每隔10min测读一次，连续三次读数不变时，

重新调整千分表并记录千分表读数。

d)向盛水容器内缓慢注入蒸馏水，直至淹没上部透水板.观测千分表的变化，当变形量达到

0.001mm时，调节所施加的压力，使试件膨胀变形在整个试验过程中保持不变。

e)开始时每隔10min读数一次，连续三次读数差小于0.001mm时，改为每小时读数一次，连

续三次读数差小于0.001mm时，即可认为稳定并记录试验压力.浸水后总的试验时间不应少

于48h。

f)试验过程中应保持水位不变，水温变化不应大于2℃。

g)试验结束后，应描述试件表面的泥化和软化现象.根据需要可对试件进行矿物镜鉴，X衍射

分析和差热分析。

5.5.15体积不变条件下的膨胀压力试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石膨胀压力按下列公式计算：

P

P(5.5-4)

sA

式中膨胀压力，；

Ps——MPa

P——轴向载荷，N；

A——试件截面积，mm2。

26

b)计算值取三位有效数字。

P

c)绘制膨胀压力s与时间t的关系曲线，确定最大膨胀压力。

5.5.16试验记录应包括工程名称，岩石名称，试验编号，试件编号，试件描述，试件尺寸。试验温

度，试验时间，径向变形，轴向变形，轴向载荷，试验人员，试验日期等。

5.6耐崩解性试验

5.6.1本试验适用于软岩类岩石和风化岩石。

5.6.2试件制备应符合下列规定：

a)现场采取的试样应保持天然含水量，并密封装箱。

b)试件为浑圆形，每块质量为40~60g。

c)每组试件数量不应少于20块。

5.6.3试件描述应包括：岩石名称，颜色，矿物成分，裂隙，颗粒大小，胶结物体性质等。

5.6.4主要仪器和设备应包括下列各项：

——烘箱及干燥器；

——天平(称量大于2000g，感量0.01g)；

——温度计；

——耐崩解性试验仪，由动力装置，圆柱形筛筒和水槽组成(图5.6-4)，其中圆柱形筛筒长100mm，

直径140mm，筛孔直径2mm。

图5.6-4耐崩解性试验仪示意图

1-水槽；2-蜗杆；3-轴套；4-蜗轮；5-大轴；6-马达；7-筛筒

5.6.5试验步骤应符合下列规定：

a)烘干筛筒并称量。

b)将试件装入耐崩解试验仪的圆柱形筛筒内，经105~110℃恒温烘干至恒量后(烘干时间不少于

24h)，在干燥器内冷却至室温并称量。

27

c)将装有试件的圆柱形筛筒放置入水槽内，向水槽内注入蒸馏水，使水位保持在转动轴下约

20mm，圆柱形筛筒以20r/min的转速转动10min后，将圆柱形筛筒和残留试块经105~110℃恒

温烘干至恒量后(烘干时间不少于24h)，在干燥器内冷却至室温并称量。

d)重复本条b），c）款，取得第二循环后的圆柱形筛筒和残留试件的质量。

e)根据工程重要性和岩石耐崩解性能可进行3~5次循环。

f)试验过程中水温应保持在20±2℃范围内。

g)试验结束后，应对残留试件，水的颜色和水中沉积物进行描述.根据需要，对水中沉积物进行颗

粒分析，界限含水量测定和粘土矿物分析。

h)称量精确至0.1g。

5.6.6试验成果整理应符合下列规定：

a)岩石耐崩解性指数按下式计算：

mr

Id100(5.6.-1)

md

式中岩石耐崩解性指数，；

Id——%

原试件烘干质量，；

md——g

残留试件烘干质量，。

mr——g

b)计算精确至0.1。

c)岩石耐崩解性以第二次循环的Id表示。

d)根据需要可绘制耐崩解性指数Id与循环次数N关系图以及第二次循环的耐崩解性指数

Id2与塑性指数Ip分类图。

5.6.7试验记录应包括工程名称，岩石名称，取样位置，试验编号，试件编号，试件描述，水温，

试件在试验前后的烘干质量，试验人员，试验日期。

28

6岩块力学性质试验

6.1单轴压缩变形试验

6