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第21卷第4期岩石力学与工程学报21(4)：604～613
2002年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2002

膨胀岩石室内试验ISRM建议方法草案

MadsenFT

本建议方法说明了泥质岩石和含粘土与硬石膏
1引言岩石的室内试验的取样、贮存和试样制备的建议方
法。
膨胀岩石导致的工程问题已引起了人们的广泛2.2取样
关注，以至于需要测试这种岩石以便确定其种类和(1)为使膨胀试验所得的结果有意义，应尽可
膨胀程度，并服务于设计。能保证试样与现场岩体具有相同的密度和含水量。
为了对膨胀岩石问题提供一套系统的处理方(2)岩石试样最好采用钻孔取岩芯的方法来获
法，1980年成立了国际岩石力学学会膨胀岩石委员取。钻孔过程中应保持大气压力或者在冷却水(钻孔
会。值得强调的一点是，颁布本建议方法的目的是注入水)中掺加添加剂(比如防溶剂)，采取这些措施
想明确试验的操作程序，以便达到某种程度的标准是为使试样尽可能保持自然状态下的性态。
化，但同时又不至于禁锢测试技术本身的发展。由(3)钻取岩芯时采用双管或三管圆筒取样管。
于膨胀岩体本身是多种多样的，所以，往往需要在岩芯直径应该不小于NX的钻孔，最好接近100
试样制备和测试过程中，采用与本文提供的建议方mm。试样长度应足够制备3个未受扰动的试样并
法不同的非标准处理手段。给其他的鉴定试验提供足够的附带物质成分。
本文详细介绍了泥质膨胀岩、含粘土和硬石膏(4)另一种可能的选择是取岩石样块。样块的
大小也必须足够制备个未受扰动的试样并包含足
的膨胀岩的室内试验的建议方法。全文共分以下43
够鉴定试验的附带物质成分。
部分：
(5)钻孔取岩芯或样块必须经地质工程师记录
第1部分：取样、贮存和试样制备。
并拍照。在含有粘土及硫酸盐矿物(硬石膏和石膏)
第2部分：轴向膨胀应力的测定。
的岩石内，岩石纤维成分与粘土-硫酸盐矿物的比例
第3部分：轴向和径向自由膨胀应变的测定。
与岩石的膨胀参数相关。在记录前，岩芯或样块上
第4部分：轴向膨胀应变和轴向膨胀应力函数
附着的泥块应该清除，以使之保持清洁。岩芯和样
关系的测定。
块的各种情况，比如机械损坏、岩芯或样块上泥块
本文的“建议方法”意在替换和更新文[1]中刊
的附着情况以及裂痕等都应该加以记录。如果上面
载的原有建议方法。值得注意的是，由于泥质岩石
还有自然的裂缝，更应加以清楚的标识。
和含粘土、硬石膏岩石本身在膨胀机理上不同，试
(6)使用防水带如薄塑料纸将岩样包裹起来，
样的测试程序也存在差异。
然后用铝箔包扎并使用含75%的石腊和25%蜂腊的
文中介绍的测试试验，希望能为实际操作提供
混合物进行密封。尽量缩短取样和密封之间的间隔
指导。为了研究膨胀岩的变形，也许还要进行其他
时间。
方面的试验。
(7)给密封的岩芯和样块进行标识，并详细说

明其取样位置、深度和所处海拔高程。
第部分：取样、贮存和试样制备
21(8)为了减少从现场到实验室的运输过程中造

的建议方法成的破损，岩样必须装入容器，且岩样与器壁之间

必须用干草、泡沫塑料碎屑或纸片等合适的材料填

2.1目的充。

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(9)试样在取样和运输过程中，必须防止冻结环的壁厚与其他的外形尺寸有关，并必须通过这些
和过热，温度应保持在5°C～30°C。外形尺寸和预期的最大水平应力来进行计算确定。
－
2.3试样的贮存径向应变不得大于104。厚度为5～10mm的金属
(1)必须尽量缩短贮存时间。环通常就能满足要求。为了适应多种尺寸的试样，
(2)最好贮存在20°C的恒温室内。实验室必须备有多个不同尺寸的金属环。

(3)避免阳光直射。
(4)如果需要长时间贮存，则应控制贮存室的
湿度以防止试样湿度发生变化。
2.4试样制备
(1)检查岩样的记录和照片以保证选择正确的
岩芯和样块来制备所需尺寸、形状和数目的试样。
(2)使用同一岩样制备多个试样。至少制备二
个试样供试验使用，一个试样作为参考试样，用于
测量试样的含水量、颗粒密度、密度和饱和度。各
个试验所需试样的数目决定于材料获取是否容易和
测试程序的要求。另一个试样保存于贮存室，以便

进行矿物成分的鉴定。

(3)试样制备的速度应该尽可能快。如果需要(1)不锈钢环(2)金属多孔板(3)不锈钢加载板(4)容器

对试样进行加工(比如切割、重新钻孔取更小直径的(5)变形计(固定于容器底端)(6)荷载量测仪(7)刚性框架

岩芯)，必须在空气凉爽或者在冷却水中加入防膨胀(8)加载活塞杆(9)不锈钢圆板
物质(如防溶剂)，所有这些措施都是尽可能使试样图1测量轴向膨胀应力的设备简图
保持