第五節　巖石膨脹性試驗

為了解白堊系泥巖及第三系砂質泥巖的膨脹特性，針對鉆孔巖芯進行側向約束膨脹率試驗、膨脹壓力試驗和自由膨脹率試驗。因泥巖具有遇水崩解的特點，新鮮巖芯試樣現場采取后需保持天然含水狀態。試件采用干法加工，天然含水率的變化不超過1%。

一、側向約束膨脹率試驗

側向約束膨脹率試驗的目的是為了確定巖石側向約束情況下的膨脹率。該試驗在SBD－1側向約束膨脹儀上進行，如圖2－2－13（a）所示。試件數量為3個。加水后試件側向受圓環約束不產生變形，軸向發生膨脹。加載方式如圖2－2－13（a）所示，試驗后試件如圖2－2－13（b）所示。最后利用以下公式計算得出側向約束膨脹率

二、膨脹壓力試驗

膨脹壓力試驗的目的是為了確定巖石的膨脹壓力。該試驗在YRP－2壓力膨脹儀上進行，如圖2－2－14（a）所示，試件數量為3個。試件安裝完畢后將千分表清零，然后加水，調整千分表保持千分表讀數不變，測定試件的膨脹壓力。試驗后試件如圖2－2－14（b）所示。最后利用以下公式計算得出巖石膨脹壓力

三、自由膨脹率試驗

自由膨脹率試驗的目的是為了確定巖石不受約束情況下軸向和徑向膨脹率。該試驗在XDP－1自由膨脹儀上進行，加載方式如圖2－2－15（a）所示，試件數量為3個。試驗后試件如圖2－2－15（b）所示。利用下列公式計算得出巖石自由膨脹率

四、試驗結果與分析

巖石膨脹性試驗成果匯總于表2－2－7。

從試驗結果看，隧洞巖石側向約束膨脹率為0．04%～1．88%，平均值為0．66%，均小于3%；膨脹力為4．40～62．20kPa，平均值為20．6kPa，均小于100kPa；徑向自由膨脹率為0．00～4．64%，平均為0．64%；軸向自由膨脹率為0．02%～12．73%，平均值為1．47%，均小于30%。按《水電水利工程壩址工程地質勘察技術規程》（DL/T 5414—2009）附錄W對膨脹巖進行分類，隧洞巖石屬非膨脹巖。但是，部分巖樣表現具有弱膨脹勢。有關試驗研究成果表明，泥質膨脹性圍巖的性狀變化是主要因巖石含水量變化引起的，若能保持開挖前的含水量，通常不具備膨脹特性；隧洞開挖后泥巖逐漸干燥失水和風化，再遇水可能產生膨脹崩解；膨脹性巖體的潛在應力及變形的時間效應十分顯著，即應力釋放過程是比較長的。因此，本工程在隧洞襯砌設計和施工建設中，不能完全排除膨脹力因素的影響，宜采取有效防范措施，避免或減弱泥巖產生膨脹和力學強度降低的不利影響。