岩石钻孔原位测试技术的应用与改进
探讨岩土工程中岩土原位测试技术的应用
探讨岩土工程中岩土原位测试技术的应用摘要：原位测试是在岩土原来所处的位置上或基本上在原位状态和应力条件下对岩土性质进行的测试。
常用的原位测试方法有: 载荷试验、静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、标准贯入试验、波速测试及其他现场试验。
原位测试技术本身是现阶段岩土工程勘察中重要的技术，能够发挥出自身较大的优势，加强对技术的研究和完善，势必能对今后社会经济的发展起到更加良好的促进作用。
关键词：岩土工程；原位测量技术；应用一.地基基础检测中原位测试技术的重要性原位测试技术实际应用的过程中展现出的优势，可以将难以取出不扰动试样土层的工程地质性质明确检测出来。
取样过程中应力释放的影响以及输送过程中的扰动因素可以被消除掉，室内试验检测过程中使用到土样的物理力学性质难以代表土层原本的状态，因此也就难以对检测结果的精准性做出保证，但是原位测试技术实际应用的过程中，直接将原始土层作为样本，促使检测结果的精准性得到大幅度提升。
检测土体的范围要比室内实验大很多，所以展现出的代表性更强，可以更为客观的将岩土宏观结果反映出来，促使试验检测人员对岩土宏观结构的实际情况形成较为清晰的认识。
为后续各项工作的顺利开展做出保证，促使建筑工程施工单位获取到更多的经济效益，最终也就可以在我国构建可持续发展型社会的过程中，起到一定促进性作用。
二、原位测试技术与工程勘察应用的具体分析原位测试包括多种不同的类型，对于试验技术人员来说，可以从岩土工程实际的情况入手进行分析，使用科学合理的原位测试技术提升工程勘察的实际效果，对勘察质量进行保障。
在本文中，主要对以下几种试验技术和应用情况进行详细分析，希望能够更好地推动技术的发展和技术的广泛应用。
2.1荷载试验技术根据承压板的形式和设计深度的不同，载荷试验可分为平板载荷试验和螺旋板载荷试验。
其中平板载荷试验又可分为浅层平板载荷试验和深层平板载荷试验。
浅层平板载荷试验适用于浅层地基土；深层平板载荷试验适用于埋深不小于3米和地下水位以上的地基土；螺旋板载荷试验适用于深层地基或地下水位以下的土层。
浅析原位测试技术在岩土工程中的应用 赵志辉
浅析原位测试技术在岩土工程中的应用赵志辉摘要：岩土工程本身的实践性非常强，主要是由于岩体的构成比较复杂，再加上环境因素及其他外部因素的影响，导致岩土工程还需要进一步完善发展。
分析岩土工程的物理力学指标需要借助原位测试技术，并且原位测试技术也是岩土工程测试过程中的重要部分，在岩土工程检测过程中的应用相当广泛。
基于此，本文针对原位测试技术在岩土工程中的应用展开了一系列的探讨，首先就原位测试技术的特点进行了分析，分析了原位测试技术的优缺点，然后就原位测试技术在岩土工程中的应用的重要性以及岩土工程原位测试的主要内容进行了分析，最后就该种测试技术的具体应用模式进行了探讨。
关键词：岩土工程；原位测试技术；应用；分析1.前言我国国土面积大，幅员辽阔，不同的地区其具体的地质结构不同，并且各类环境因素也不尽相同，所以岩土种类也比较多。
岩土种类的多样化为岩土工程的施工带来的较大的难度，想要保障岩土工程的整体质量需要做好岩土性质的分析以及相关参数的明确，原位测试技术作为岩土工程性质的主要测试手段，在对岩土状态下的地质结构，岩土的含水率以及岩土的应力情况进行检测时都有着较为广泛的应用。
开展岩土检测工作，重视原位检测技术的应用，在充分了解原位检测技术的基础上，促进岩土检测工作的有效性，保障岩土工程建设能够更有效的开展是关键。
2.分析原位测试技术的特点对岩土工程进行检测，需要借助原位测试技术在工程开展的现场进行原位试验，所以这样的检测方式可以将室内检测所需要的取样操作省去，节省了检测的等待时间，就岩土的基本物理指标以及信息能够快速明确，促进检测效率更高；其次，在实验室内进行岩土性质检测，是利用取样法分析，所以选择的样品不能完全代表岩土体所处的环境，如果环境出现变化，检测结果就不具备代表性，所以采用原位测试技术就能够很好的避免这一点；最后，借助原位测试技术能够就土层剖面以及物质指标进行快速的判断，地基加固效果能够借助波速测试实现，这也是传统的实验室检测不能完成的操作。
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析摘要：传统岩土工程地质勘察工作中，一般采用现场取样然后送至试验室进行检验的方式，相比之下，原位测试方式更加便捷，可以在岩土原本的位置进行相应的检验工作，相应的检测效率更高，且能够有效避免环境因素对检测结果的影响。
当前，岩土工程地质勘察中原位测试技术水平不断提升，在相应的测试工作中的应用也更加广泛，有效促进了岩土工程事业的进一步发展。
本文对原位测试在岩土工程地质勘察中的应用进行了分析，以供参考。
关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术1岩土工程地质勘察中原位测试技术应用的重要性原位测试技术是指在岩土工程领域中，通过对现场土体或岩体性质进行直接观测和测试的一种技术手段。
能够提供实际场地情况下的岩土参数和性质的数据，为工程设计和施工提供准确的基础数据和依据。
岩土工程地质勘察中，原位测试技术是一项非常重要的工作内容。
其应用的重要性主要体现在以下几个方面：（1）提供实地工程材料特性。
原位测试技术可以直接在现场对地层进行测试，获取实地土体和岩体的工程性质参数。
例如，通过钻孔轻型动力触探、静力触探等测试，可以获得土壤的质地、密实度、压缩模量、抗剪强度等信息，岩石的强度、岩性等信息。
这些参数对地质勘察、土石方工程设计、基础工程设计等具有重要指导意义。
（2）评估地下水情况。
原位测试技术可以评估地下水位和水文地质特征。
例如，通过水位测量、渗透性试验等原位测试技术，可以确定地下水位的高程、水位变化规律以及周边地下水的渗流特性，从而为排水设计、土石方工程设计等提供依据。
（3）判定地质灾害风险。
原位测试技术可以预测岩土工程中的地质灾害风险，如滑坡、地震液化等。
例如，通过钻孔回弹仪测试、地震剪切波传播速度测试等技术，可以估测土壤和岩石的抗震性能，为地震设计和地质灾害防治提供依据。
（4）监测工程变形和稳定性。
原位测试技术可以实时监测岩土工程的变形和稳定性。
例如，通过沉降仪、应变计等原位测试技术，可以实时、连续地监测土体和岩体的变形和变形速度，及时发现并采取相应措施，保证工程的稳定性和安全性。
岩石钻孔原位测试技术的应用与改进
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岩石力学与工程学报
2013 年
图2 Fig.2
钻孔剪切试验原理示意图
Sketch of principle of borehole shear test
T，则作用在岩片上的正应力和剪应力分别为
P/ A T / 来自2 A)(1) (2)
根据常规岩体直剪试验的整理方法，即根据各 剪切阶段特征点的剪应力与正应力值，采用图解法 或者最小二乘法绘制剪应力与正应力的关系曲线， 如图 1 所示。采用回归分析得到相应的抗剪强度参 数，内摩擦因数 f 和黏聚力 c 分别为
Fig.4
(a) 钻孔剪切仪反力装置 (b) 钻孔剪切仪控制装置
图4
钻孔剪切仪试验反力支架与控制装置
Reaction frame and control device of rock borehole shear test
在钻孔剪切过程中，法向应力和剪应力可以通 过控制台上的液压表(见图 4(b))分别读取。 2.3 工程应用 利用引进的岩石钻孔剪切仪，在向家坝水电站 坝基岩体先后 2 次进驻向家坝现场，共进行了 60
(a) 水平钻孔中的岩石钻孔剪切试验
2
岩石钻孔剪切试验技术及其应用
Fig.1
(b) 岩体剪切试验数据的回归分析曲线
2.1 钻孔剪切试验技术的发展 在岩土工程建设中，一般需要大量的地质钻孔 进行工程地质勘探，但是在巨大的经费代价下所钻 取的地质钻孔，其利用上仅仅是对得到的岩芯进行 编录(或获取室内试验所需岩芯)，目前利用岩体钻 孔进行岩体力学性能测试的设备还很少，导致这些 宝贵的岩体钻孔利用率和效益比相对较低。 2006 年修订的《工程地质手册》(第四版) 上 明确提到了土体钻孔剪切仪， 并指出： “其最大的优 点是操作简单、可重复性较高。钻孔剪切试验目前 在我国还尚未见有实用报道” 。 对于岩石的钻孔剪切 试验，国内同样未见相关研究及其实际工程应用的 相关论文与研究报告发表。 上世纪后期，R. L. Handy 等
原位测试在岩土工程地质勘察中的应用探析
原位测试在岩土工程地质勘察中的应用探析摘要：现如今，我国城市规模越来越大，为了能够保证工程的质量，做好岩土工程地质勘察十分必要。
作为工程场地常用的测试及勘察手段，原位试验也得到了长足的进步与发展。
不同于室内试验，原位测试是在未扰动工程场地试样的情况下对试样进行物理力学指标的测定，能够更为真实地反映场地岩土体的实际赋存状态及物理力学特征。
基于此，文章对常见的原位测试技术进行了论述，同时以工程实例为主重点探讨了波速测试在岩土工程勘探中的应用，以期为岩土工程测试技术提供一定的技术支撑。
关键词：原位测试；岩土工程；地质勘察；应用引言岩土工程勘察的试验方法按照场地来讲，可以分为室内与现场两种，其中室内试验主要采用土工试验技术，而现场试验主要采用原位测试技术。
在岩土工程勘查中，原位测试技术占据着举足轻重的位置，它是一种物理力学测试的技术，能够准确检测岩石、土体的物理指标。
1.原位测试技术特征作为岩土工程勘察的常见测试手段，原位试验往往在不影响岩土体赋存状态的情况下便可实现对岩土体各项参数的测定。
相较于室内试验，原位试验具有如下特点：首先，原位测试能够避免如室内测试采样带来的岩土体扰动，因此，能够更为真实合理地反映岩土体的力学及变形参数；其次，原位测试的岩土体样本较室内实验更为广泛，室内实验一般仅对场地局部进行取样，较难确保试样能够代表该区域岩土体，而原位测试往往所需的样本较大，能够更为合理地确定所测区域岩土体的性能指标参数；再者，室内实验一般无法实现类似于现场测试的连续性试验，相应地也就较难实现对工程场地岩土体的完整刻画；此外，随着我国科学技术的快速发展，目前已出现了类似于静力触探车等高级现场测试手段。
综上所述，尽管原位测试能够更为合理描述工程场地实地岩土体的真实物理参数，但是部分指标参数很难通过单一的现场测试手段测试得到，与此同时，原位试验相较于室内试验具有更高的测试成本，因此这也给现场测试技术提出了新的挑战[1]。
原位测试技术发展应用等方面存在的问题及建议
原位测试技术发展应用等方面存在的问题及建议土体原位测试一般是指在岩土工程勘察现场，在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试，以获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层的一种土工勘测技术。
原位测试技术主要存在一下一些问题：一、勘探方法上工程勘察中最基础勘探方法的最常用手段就是工程地质钻探，现场原位试验及取扰动土、原状土土样进行室内试验等。
中小型建筑物的工程地质钻探多采用冲击的钻进方法，这种钻探方法有许多不可忽视的问题。
如：工程地质钻探所采用冲击钻进方法，从而致使钻孔及周围的地层进行了人为扰动；另外，动力触探及原状土取样时多采用重锤冲击法，以原状土取样过程来说，冲击一次时产生一次钻杆的弯曲、震动，致使取样器不能垂直贯入，每取一个原状土都要经过数次的冲击、震动，结果所取得的原状土样直接受到侧土压力影响，导致每次原状土受力方向都有可能不同，从而使所取得的原状土样其实是已经变了形的，特别是在细砂含量较大且含水量也较多的地层，极易因震动而导致土样砂土液化现象由此得到的试验结果既有可能不是土体的真实情况。
并且这种取样或试验方法多采用冲击钻进，取样器或试验器及钻杆直接放入孔中。
孔口以上几乎没有固定钻杆等防止钻杆摇晃的保护措施，钻杆随着重锤的升降前后左右来回晃动，进一步影响了钻探及取样的精度；另外，砂性土中的标准贯入试验中，多是先用抽筒上下来回抽取孔底的砂层，致使孔底砂层上部已经扰动，这时在孔内进行标准贯入试验，其结果不能代表地层的实际N值。
所以，冲击钻进方法存在很多缺点，应进行必要的改进。
在经济可行、技术可能的前提下，宜多采用机钻这样孔壁的保护可以利用泥浆护壁，最大限度减少冲击钻进对地层的扰动影响，孔口以上部分有钻机的立轴固定，也减少了取样过程中钻杆来回晃动的影响，以提高工程地质钻探及取样的精度。
二、土样采取及扰动判别能力上原状土样的采取一定要按技术要求在指定钻孔地层层位深度上采取，取样时原状取土器应尽量保持垂直，钻杆也应保持垂直并尽量减少因冲击而产生的震动，尽量降低测土压力的影响，使所采取的原状土样减少扰动或破损，保持天然状态，以确保实验值与实际天然状态的一致性，从而提高工程地质钻探精度，保证工程质量。
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述岩体工程力学参数的测试是岩石工程领域中的重要工作，传统的测试方法存在一些局限性，如测试过程中可能会破坏岩体结构，导致测试结果不够准确。
针对这些问题，本文介绍了一种新的岩体工程力学参数测试方法，即钻孔原位测试方法。
该方法通过在岩体内部进行原位测试，不仅可以避免对岩体结构的破坏，还可以获得更准确的测试结果。
本文将详细介绍这一新方法的原理及其应用，并探讨其在岩体工程中的潜在优势和可能存在的局限性，最后展望了该方法的未来发展方向。
通过本文的介绍，读者将能够更全面地了解岩体工程力学参数测试的新方法，并认识到其在岩石工程领域中的重要意义和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的结构安排和各个部分内容的简要描述。
具体可写为：文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和意义，以及新方法的应用前景。
正文部分将介绍传统岩体工程力学参数测试方法和新方法的原理及优势，并探讨新方法在岩体工程中的实际应用情况。
结论部分将总结新方法的优势和可能存在的局限性，以及展望未来可能的研究方向和应用前景。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的研究内容和逻辑结构。
1.3 目的：本文的目的在于介绍一种新的岩体工程力学参数钻孔原位测试方法，通过对该方法的介绍和分析，探讨其在岩体工程中的应用前景和优势。
同时，也对可能存在的局限性进行了探讨，为该方法的进一步改进和完善提供参考。
最终目的是为了推动岩体工程领域的技术创新和发展，提高岩体工程力学参数测试的准确性和可靠性，为工程实践提供更科学、更可靠的技术支持。
2.正文2.1 传统岩体工程力学参数测试方法岩体工程力学参数的测试一直是岩土工程领域中的重要研究内容，传统的岩体工程力学参数测试方法主要包括室内试验和野外测试两种。
室内试验主要包括岩石样品的采集、制备和力学性能测试。
采集岩石样品后，需要经过标准化的制备工艺，制作成符合标准要求的试样，然后进行拉伸、压缩、剪切等力学性能测试，从而得到岩石的强度、变形模量、泊松比等力学参数。
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析
岩土工程地质勘察中的原位测试技术分析摘要：岩土工程地质勘察是一项非常重要的工作，该技术可以在周密的勘察、分析过程中对工程的实施情况进行分析，满足项目规划、施工组织管理方面的基本需求。
原位测试技术在实际勘察中较为常见，它可通过物理学的方式进行测试，保证勘察区域的填图、取样及试验的精准度。
基于此，文章就岩土工程地质勘察中的原位测试技术应用进行了分析。
关键词：岩土工程；地质勘察；原位测试技术引言：岩土工程规模的不断扩张，需要相关人员不断重视地质勘察的重点及难点，通过使用有效的管理模式及操作方法，并在长期实践中改进地质勘察技术方式，进而提高地质勘察技术的有效性。
原位测试技术可以在既定的状态及应力条件下对岩土的性质进行调研，并通过有效的处理方式弥补传统地质勘察工作的不足之处，这对推动岩土工程的建设是有利的。
一、原位测试技术基本概述原位测试技术是根据土层的位置确定详实的地质勘察方式，通过对作业区域的力学性质、土体结构、土地的应力及含水量进行测试（包保证作业面的应力条件不会改变），然后在封闭的空间中得到准确的试验样品，也能确定土层的天然结构及力学性质[1]。
在此过程中，相关人员需要注意岩土工程地质勘察的条件，即需要保证室内的试验条件及影响，通过对作业面的受力条件进行调查（一般相对复杂），得到作业面的实际情况，并且要注意重点工程也要进行必要的原位试验分析，保证岩土工程的规模符合应用需求。
二、原位测试技术的适用条件及应用特点1. 适用条件原位测试技术的操作方法相对简单，恶意处理大多数情况下的地质勘察作业，也能提高核心测试效果，具体具有以下适用条件：第一，土层剖面测试法技术所涉及的实践内容较为广泛，该技术可以侧重对静动力触探参数及土体的电阻率进行测试，故整体测试具备一定连续性价值，且综合检测的效果较好。
在此过程中，相关人员需要注意项目的实际成本投入较少，所以说土层剖面测试法技术具有较好的可行性。
第二，专门测试法技术应用中，相关人员需要注意统计作业面的载荷条件，通过对土层展开旁压测试技术，有利于保证检测在短时间内完成，也能保证土层的物理学指标及力学参数符合应用需求[2]。
原位测试在岩土工程地质勘察中的应用研究
工作探索原位测试在岩士(程地质勘-中的应用研究申作存(黑龙江省建筑设计研究院，黑龙江哈尔滨150008)摘要：原位测试技术可以准确地检测岩土工程勘察结果，如岩土岩石和土壤物理指标，有利于地质勘探工作的顺利进行,因K有必要对其进行研究和探讨。
关键词：原位测试；岩土工程；地质勘察；应用传统的岩土工程勘察方法是基于钻井施工2原位的岩土层由技术人员的原位识别和判断划分，并确定每个岩土层的物理和机械性质设计参数。
由于技术人员对原位识别和判断要求很高并且受到主观因素的影响，因此测试结果存在不同程度的误差。
因此，选择合适的原位试验方法尽可能地收集岩土层。
有必要用来自的测试数和原位和实验室测试结果。
1原位测试技术的优点,可在工程原位原位测试技术，少采样过程，因此使用原位测试技术可避干测样二，因可在工程原位测试原位测试技术，测试的测试样验测试的样T样对，因此岩土工程性质和结T,原位测试技术有测试的T对于测试的物，原位测试技术可用于测试，因此可地岩和土和物理性。
，原位测试技术的和发，的，原位测试技术T2原位测试的一般适用条件2.1标准渗透测试试验是使用63.5kg的物，定的76cm)，自由到地层的，根的数度，确定土层的性质。
适用于土，土，岩的土，岩，土结的岩。
2.2锥动态探头试验使用一定质的的定高度的，定土的锤子数确定土的力学功能，有索和测试的双功能。
2.3静态穿透试验电试验是指使用力，同时恒定的度和引起的阻力，然后土的物理性质来判断。
阻力的小方法适用于广泛的应用，例土和沙子。
此外，态渗技术通常用于划分土层，估算土物理和机械指，评估土承载力。
2.4交叉板剪切试验横板剪切试验是通过横板插入土壤的试验度，定率扭曲，测土破坏时的阻力矩，不排水剪切度和余剪切度测土的数。
适用于测定饱和软土的不排水剪切强度和敏感性。
试验深度不应超过30米。
当它含有沙层，砾，和的贝壳未分解的腐殖质时，不应使用它。
由于其设备和电很常见且用于软土地区，因此它们通常一起使用。
原位测试方式在岩土工程勘察中的综合运用
原位测试方式在岩土工程勘察中的综合运用孔明摘要：岩土工程勘察在工程施工中具有重要的作用，经过长期发展与实践，各种各样的工程地质勘察手段产生并不断发展，其中作为最常用的手段之一，原位测试被广泛研究与应用。
原位测试主要在自然条件下展开相应测试，通过各项试验勘察地形，给出各项物理指标参数，用于标明岩土层的指标以及性能。
本文对原位测试方法进行说明与概述，并且讨论目前常用的原位测试方案和实验，在分析的基础上说明其具体应用，并最终分析其在工程地质勘察中的综合运用。
关键词：原位测试；工程地质；勘测；综合运用1.引言：近年来的相关建设和改革不断深入，工程项目以及工程量不断增加，作为基础工作之一的工程地质勘察也引起工作者的广泛关注。
相应的工程地质勘察手段也不断产生并更新。
原位测试作为地质工程勘察中一项重要手段，其具有较多的方法与手段，并且各种方法各有利弊。
只有具体情况具体分析，并且在综合分析的基础上综合利用各种方法，发挥优势，补足不足，从而能够为工程地质施工提供一定的支持，方便施工建设。
2.原位测试技术概述2.1原位测试技术简介在现实的岩土层位置进行相应指标的测定，因为其不仅仅保持有原有的天然结构，而且在应力状态方面也保持其原有特点，在这一条件下进行工程力学指标测定的一种技术手段。
原位测试不仅仅包含最常用的静力触探以及动力触探和十字板剪切，而且还包含旁压试验、静载试验等。
本文主要介绍最有代表性的四者，分别是静载实验、静力触探、动力触探和十字板剪切。
2.2原位测试适用条件（1）原位测试适用于室内条件与工程建设条件相差较大的情况，但是原位测试相对安全。
（2）基础受力复杂，并且不易计算与估算，缺乏相应的经验，原位试验具有良好作用。
（3）一般重要的工程，为保证工程建设质量，都会进行原位测试。
2.3原位测试技术优缺点解析2.3.1原位测试技术优点解析：（1）对于某些难以取样的岩土体，利用原位测试起到很好效果。
（2）具有极强代表性，并且应用和影响的范围极广。
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摘要：如何确定岩体工程力学特性是工程设计中的重要问题，也是长期困扰工程界的难题。由于原位测试技术可 克服室内试验扰动性及尺寸效应等缺点，逐渐发展成为一种重要的岩体力学参数取值手段。钻孔剪切试验技术近 年来被广泛应用于土体现场直剪试验中，但其在岩石工程中的应用较为少见。对所引进的岩石钻孔剪切仪进行工 程现场岩体钻孔剪切试验应用尝试，得到有益的试验结果。针对岩石钻孔剪切仪在工程实际应用中所存在的问题 及不足，对其进行改进与完善。在此基础上，研制开发新的岩石原位测试设备——钻孔剪切弹模原位测试系统， 实现同步获取岩体力学及变形参数，为岩体钻孔高效利用以及岩体工程力学参数的确定提供新的途径。 关键词：岩石力学；钻孔剪切试验；现场测试技术；力学参数；新型设备 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2013)06–1264–06
Fig.4
(a) 钻孔剪切仪反力装置 (b) 钻孔剪切仪控制装置
图4
钻孔剪切仪试验反力支架与控制装置
Reaction frame and control device of rock borehole shear test
在钻孔剪切过程中，法向应力和剪应力可以通 过控制台上的液压表(见图 4(b))分别读取。 2.3 工程应用 利用引进的岩石钻孔剪切仪，在向家坝水电站 坝基岩体先后 2 次进驻向家坝现场，共进行了 60
(a) 水平钻孔中的岩石钻孔剪切试验
2
岩石钻孔剪切试验技术及其应用
Fig.1
(b) 岩体剪切试验数据的回归分析曲线
2.1 钻孔剪切试验技术的发展 在岩土工程建设中，一般需要大量的地质钻孔 进行工程地质勘探，但是在巨大的经费代价下所钻 取的地质钻孔，其利用上仅仅是对得到的岩芯进行 编录(或获取室内试验所需岩芯)，目前利用岩体钻 孔进行岩体力学性能测试的设备还很少，导致这些 宝贵的岩体钻孔利用率和效益比相对较低。 2006 年修订的《工程地质手册》(第四版) 上 明确提到了土体钻孔剪切仪， 并指出： “其最大的优 点是操作简单、可重复性较高。钻孔剪切试验目前 在我国还尚未见有实用报道” 。 对于岩石的钻孔剪切 试验，国内同样未见相关研究及其实际工程应用的 相关论文与研究报告发表。 上世纪后期，R. L. Handy 等
。为此，国内外的岩
土工程研究者都非常重视现场岩体试验技术的研究。 相对于日益发展的计算机模拟技术，岩土工程 中岩石试验(尤其是现场原位试验)技术发展较慢， 国际岩石力学学会推荐的 52 种相关的岩体试验方法， 大部分还停留在 20 a 前(甚至更早)的研究水平[3]。由 于室内试验试样尺寸局限性而导致代表性差、取样 困难、具有一定扰动性以及现场大剪与三轴试验昂 贵、周期长等原因，寻找和研究能快速、简易及可 靠确定岩体抗剪参数的原位测试手段成为岩土工程 界内亟需解决的问题之一。 本文对所引进的岩石钻孔剪切仪在向家坝水电 站工程中进行了现场应用研究，并针对应用中发现 的问题，结合岩土工程中其他常用钻孔岩体工程 特性测试方法，研制、开发了新一代岩体原位测试 设备——岩体钻孔剪切弹性模量测试系统。该测试 系统对岩土体扰动小，具有原位测试的优点。不仅 可测试岩体力学强度，同时可得到变形参数，具有 快速、方便等优点，能在短时间内获得大量试验数 据，可为岩体工程参数确定提供一种新的技术手段。
第 32 卷 第 6 期 2013 年 6 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.32 No.6 June，2013
岩石钻孔原位测试技术的应用与改进
贾志欣，汪小刚，赵宇飞，王玉杰
(中国水利水电科学研究院，北京 100048)
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岩石力学与工程学报
2013 年
图2 Fig.2
钻孔剪切试验原理示意图
Sketch of principle of borehole shear test
T，则作用在岩片上的正应力和剪应力分别为
P/ A
，即根据各 剪切阶段特征点的剪应力与正应力值，采用图解法 或者最小二乘法绘制剪应力与正应力的关系曲线， 如图 1 所示。采用回归分析得到相应的抗剪强度参 数，内摩擦因数 f 和黏聚力 c 分别为
APPLICATION AND IMPROVEMENT OF ROCK BOREHOLE IN-SITU TEST TECHNOLOGY
JIA Zhixin，WANG Xiaogang，ZHAO Yufei，WANG Yujie
(China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048，China)
[5-6] [4]
图1
在岩体钻孔中进行钻孔剪切试验
In-situ RBST experiments in rock borehole
2009 年， 中国水利水电科学研究院引进爱荷华 大学研制的岩石钻孔剪切仪，在实验室利用混凝土 模型进行了钻孔剪切试验试验，同时，利用数值模 拟仿真工具对岩石钻孔剪切仪试验机制进行了细致 的分析，并在向家坝水电站坝基岩体中进行了应用 研究。 2.2 岩石钻孔剪切试验原理及试验装置 2.2.1 试验原理 岩石钻孔剪切仪进行钻孔孔壁岩石剪切试验原 理与室内和现场的直剪试验原理相同。主要是利用 剪切头上 2 块对称的带有齿状突起的剪切板压入钻 孔孔壁内，使剪切板上两平行的齿状凸起间形成一 薄层岩片，再通过提拉与剪切头连接的钢杆，实现 嵌入齿状凸起的岩片直接剪切破坏，如图 2 所示。 岩石钻孔剪切试验可以看作沿着这一薄层岩片 (见 图 2 中虚线部分)的强制直剪破坏试验。在岩石钻孔 剪切试验中，嵌于齿状凸起间岩片的面积为 A，作 用于岩片上的法向力和连杆的提拉力分别为 P 和
图 3 岩石钻孔剪切仪结构图 Structural diagram of rock borehole shear test
2.0 cm，其中，沿钻孔轴向长 2.5 cm(见图 3(b))，2
齿状凸起间可嵌入的岩片(或单片剪切面积)的面积 为 2.2×2.0 cm2。 液压千斤顶主要用于给连接剪切头的连杆施加 拉力，一般放置在孔口处(见图 4(a))。由于剪切头 被封装在带孔的框架内，通过孔口提拉与这一框架 相连的连杆使框架底部的基座向上推压剪切头，从 而施加剪应力。岩石钻孔剪切仪所能提供的最大正 应力为 85 MPa，所能提供的最大剪应力为 45 MPa， 适用于软～中硬的完整岩体。适合在孔径为 80 ～
1
引
言
到工程的经济与安全。由于岩体赋存于一定的地质 环境中，不但其应力环境复杂，且包含随机发育的 空间离散结构面，其工程力学特性难以把握。目前，
岩体抗剪强度参数是岩土工程设计的重要指
收稿日期：2013–01–11；修回日期：2013–02–25 基金项目：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB013502)；国家自然科学基金资助项目(51179210)；中国水利水电科学研究院流域水循环模拟 与调控国家重点实验室自主研究课题资助项目(2013ZY05) 作者简介：贾志欣(1957–)，女，1982 年毕业于华北水利水电学院工程地质专业，现任教授级高级工程师，主要从事岩质边坡稳定与支护方面的研究 工作。E-mail：jiazx@
在总结多年的
岩体现场工程力学特性测试手段的基础上，经过不 断尝试，开发出能够在工程现场利用地质勘探孔进 行岩体直剪试验的钻孔剪切仪(rock borehole shear test)，所开发的试验设备可以用于软～中硬且较为 完整的岩体中进行试验。由于其能够在工程现场利 用已有的岩石钻孔快速得到岩石抗剪强度参数，并
(a) 钻孔剪切仪主要结构示意图
f
n
i i i 2 i i 2 i
2 i
(3)
c
n n
i i 2 i 2 i
i i
(4)
式中：n 为所做直剪试验组数； i ， i 分别为各直 剪试验正应力与剪应力。
Abstract：The method to obtain the rock mass mechanical parameters is critically important in geotechnical engineering. Thus in-situ test technology is basically employed to overcome the defects of disturbance and size effect in laboratory tests when determining mechanical parameters of rock mass. Recently，the borehole shear test(BST) is used extensively in soil direct shear tests，but the application for rock mass is rarely reported. Since the rock borehole shear test(RBST) equipment was introduced by China Institute of Water Resources and Hydropower Research in 2009，some in-situ test results have been obtained in geotechnical engineering sites. To overcome defects of RBST in engineering application，the technology of in-situ borehole test is improved. And the rock borehole shear-compress test equipment has been developed. By the new test system，the mechanical and deformation parameters of rock mass can be obtained simultaneously，which will provide a new way for determining the rock mass mechanical parameters in geotechnical engineering. Key words： rock mechanics； borehole shear test； in-situ test technology； mechanical parameters； new type equipment 标，是进行坝基、边坡稳定分析的基础，直接关系