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工程地质和水文地质野外试验
野外试验在工程地质和水文地质勘察中是一项经常进行的重要勘察方法,是获得工程地质水文地质问题定量评价、工程设计,施工和认识区域水文地质条件评价地下水资源所需参数的主要手段。
工程地质水文地质勘察中常用的野外试验有三大类:①水文地质试验:钻孔压水试验、抽水试验、渗水试验、岩溶连通试验、回灌试验、地下水流向和实际流速测定试验等;②岩土力学性质及地基强度试验:载荷试验、岩土大型剪力试验、触探、岩体弹性模量测定地基土动力参数测定等;③地基处理试验:灌浆试验、桩基承载力试验等。下面对其中几种主要的试验项目作一简要介绍。
一、钻孔压水试验
钻孔压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔段隔离开,然后用固定的水头向该段钻孔压水,水就从孔壁裂隙向周围渗透,最终渗透水量会趋向一稳定值。根据压水水头、试段长度和渗入水量,便可确定裂隙岩石的渗透性能,通常以单位水头(m)单位长度(m)试段和单位时间内的吸水量(L/min)表示,称之为单位吸水量 w[L/(min·m·m)]。通过压水试验,可定性地了解地下不同深度处坚硬或半坚硬岩层的相对透水性和裂隙发育的相对程度,为评价岩层的完整性和透水程度、论证水工建筑物地基和库区岩层的透水情况、制定防渗与基础处理方案,提供必需的基本资料。
二、抽水试验
抽水试验利用一定的抽水设备在钻孔、各类井以及某些流量较大的上升泉、深潭式的地下暗河、截潜流工程和方塘等上进行,用以测定含水层的水文地质参数,从而判断地下水运动性质,了解地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系。根据水文地质勘察工作的目的和水文地质条件的差异,抽水试验可以分为试验抽水与正式抽水、单孔抽水与多孔抽水、完整井抽水与非完整井抽水、分层抽水与混合抽水、稳定流抽水与非稳定流抽水等不同类型。
三、岩土力学性质试验
1.岩体力学性质试验
(1)岩体变形试验。岩体变形试验可分为承压板法试验、水压洞室试验、狭缝试验以及钻孔变形试验等。它们的基本原理相同。承压板法一般是在预先挖好的平洞中进行用千斤顶施压,通过有足够刚性的承压板将压力传递到岩体上,测量岩体变形,按弹性理论计算岩体变形。
(2)岩体抗剪试验。岩体抗剪试验可分为三类:岩体本身的抗剪强度试验、岩体沿软弱结构面的抗剪强度试验和混凝土与岩体胶结面的抗剪强度试验。一般在平洞内用两个千斤顶平推法进行。在制备好的试件上,利用垂直千斤顶对试样施加一定的垂直荷载,然后通过另一个水平千斤顶逐级施加水平推力,根据试样面积计算出作用于剪切面上的法向应力和剪应力,绘制各法向应力下的煎应力与剪切位移关系曲线。根据绘制的曲线确定各阶段特征点剪应力。绘制各阶段的剪应力与法向应力关系曲线,确定相应的抗剪强度参数。
(3)岩体抗压试验。岩石抗压强度通常在室内压力机上进行,将边长各为 5cm 的立方体(或更大些)或直径与高均为 5cm 的圆柱体(或更大些)岩石试件加压至破坏,破坏时的荷载与试件的面积比即是岩石的抗压强度。
(4)点荷载试验。在现场测定不规则岩体的强度时,通常是将试件置于上下一对球端加荷器之间,施加集中荷载直至破坏,据此求得岩石点荷载强度指数。此试验方法简便。可对不规则的试样进行试验,无需岩样加工,有利于降低试验成本,加快试验进程,尤其是对于难以取样和无法进行岩样加工的软岩和严重风化的岩石,更显示出其优越性，
2.土体载荷试验
土体截荷试验是用于确定地基土体容许承载力、测定地基土体变形模量,研究地基土体变形范围及应力分布情况的试验,是一种现场模拟试验。在较不均匀和较软弱地基的工程地质勘察中应用较多,尤其在大型工业与民用建筑的勘察中,与土的室内试验相配合,可取得评价地基稳定性比较可靠的结论。
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