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试验布置方案，其中（a）、（b）和（c)为平推法，所不同的是：（a)及（b)均存在偏心 矩，（c）不存在偏心矩；（d)为斜推法。实践证明，不论平剪或斜剪，如果对其力学作 用条件处理不当，都会影响试验结果，本条推荐优先采用平推法（c）

10.1.3现场直剪试验还可分为测定岩土体试样在法向应力作用下沿剪切面剪切破坏的 抗剪断试验（峰值抗剪强度试验）、岩主体剪断后沿剪切面继续剪切的抗剪试验（残余 抗剪强度试验）及法向应力为零时岩土体剪切的抗切试验等。在实际工作中，需根据 公路工程结构物的受力特点、现场工程地质条件、剪切破坏的可能模式以及预计剪切 面的物理力学性质等，综合确定试验对象，选定所采用的直剪试验方法。为避免同 组试样的试验成果离散性较大，使之具有代表性，故要求同一组试体的工程地质条件 基本相同。试样的受力状态与岩土体在工程中的受力状态一致，可使试验成果符合实 际情况，具有较高的可靠性和适用性

10.2.1实践表明，在试验中采用自动化控制及数据采集设备，可连续采集试验数据， 减少人为操作造成的影响，提高测试质量。量测设备的精度直接影响试验成果的质量 相关设备在使用之前需校准合格，并通过计量部门认证

10.3.1~10.3.6在整个试验过程中回填土专项施工方案，保持试验对象的原状结构和含水率在试样制名

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10.3.15剪切荷载分级施加，以时间控制。最大剪切荷载可以按照正文中的经验予 法确定，也可以按照已有的试验结果来确定。在施加剪切荷载过程中，当剪切位利 显增大时，建议适当减小剪切荷载级差，增加分级数。 10.3.17残余抗剪强度是岩土体在一定的法向荷载作用下，剪切面破坏后残留的折 剪切的能力，因此在进行残余抗剪试验时，需保持原法向荷载值不变。

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11.2.4控制装置的主要作用是控制试验时的气压和指示膜片在3个特定位置（3个特 定位移量）时的压力值，并传送膜片到达特定位置时的信号。3个特定位置A、B、C 的压力定义如下： (1）A压力（p。）：膜片中心离开基座，水平压入周围土中0.05mm时，膜片内的 气压值。 (2）B压力（P,）：继A压力后，再水平压入土中1.10mm的气压值。 (3）C压力（P2）：继A、B压力后，缓慢排气，使膜片回缩接触基座时作用在膜片 内的气压值。

11.2.5侧胀板头可用以下方式压入土中

（1）主机为静力触探机具压入，可采用国内目前各种液压双缸静力触探机禾 摇静探机（Φ28mm以上探杆，接头内径大于或等于12mm，气电管路可贯穿）；

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(2）主机为液压钻机压入，若试验在钻孔中，从钻孔底部开始，气电管路可不 用贯穿于钻杆中而直接在板头以上的钻杆任何部位的侧面引出； （3）标准贯入设备锤击击入； （4）水下试验可用装有设备的驳船以电缆测并法压入或打入。 采用击入法会影响试验精度，采用静力触探设备压入较理想，常优先选用

11.3.1贯入主机与反力装置的安装，事先用水平尺校准机座基准面，当其为水平状 后再进行贯入，可保证侧胀板头、探杆（钻杆）对水平面的垂直度。为防止探孔偏余 成深度误差及测试误差，在贯入过程中随时用水平尺检查机座是否水平也是必要的

11.3.2△A和△B值对扁铲侧胀试验十分重要，膜片的率定是扁铲侧胀试验的基本内 容，膜片长时间使用其△A和△B值会产生变化，是不可忽略的。每次试验率定△A和 △B值，便于修正A,B,C读数。在大气压力下，膜片自然地提起高于它的支座，在A 位置（膨胀0.05mm）与B位置（膨胀1.10mm）之间，控制装置的蜂鸣器是关着的。气压需 要克服膜片刚度，并使它在空气中移动，使膜片从自然位置移至A位置时为△A，移至 B位置时为△B。

11.3.3新膜片的标定值通常在许用范围值之外，而且；在试验或标定中，未使用的 膜片标定值总不稳定。解决的办法即为老化处理过程，使用新膜片时，事先在空 反复加、卸荷，以消除膜片本身以及装配时遗留的残余应力。经重复对膜片加压利 压，增大△A，减小△B，直到它们达到许用范围

11.3.7取出侧胀板头后，要用直角尺和直尺检查其弯曲度和平面度。直角尺靠 头上接头两侧，量测两板面到直角尺距离，差值需小于4mm，否则需予校直。用15 直尺沿板头轴向置于板面凹处，若用0.5mm塞规插不进，其弯曲程度可以接受，者 插进，则需校正（可用液压机或杠杆方法直）

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11.4.2扁铲侧胀试验时，膜片向外扩张可视为在半无限弹性介质中对圆形面积施加 均布荷载Apo，设弹性介质的弹性模量为E、泊松比为μ、膜片中心的外移量为S， 则有：

式中：R一一膜片的直径，取R=30mm。

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平估这些性质的重要依据，与静力触探曲线相比较可得如下特征： （1）试验曲线连续，具有类似静力触探曲线直观反映土性变化的特点： （2）黏性土的I，值一般较小，U，值一般较大； (3)砂性土的I，值一般较大，U，值非常低，接近0 (4)在均质土中贯入，Po、P、P2、Ap、E,均随深度线性递增，ID、U,保持 急定，KD则呈递减趋势； （5）K，曲线很大程度上反映了地区土层的应力历史，超固结土K，较大： (6)在非均质土中贯入，各曲线起伏变化较大，遇砂土变化加剧

土具有相同的I，值。铁路部门总结国内多家单位试验结果，得到： （1）淤泥、淤泥质黏土、黏土及淤泥质粉质黏土的I，值一般在0.16~0.35之间 平均值为0.24，变异系数8为0.19，表示其低变异性及均一型变异特征； (2）粉质黏土的I值一般在0.24~0.75之间，平均值为0.40，变异系数8为0.41 变异特征为剧变型，这是粉质黏土中粗细颗粒变化较大所致； (3）粉土的I值一般在0.60~1.80之间，砂土I，值为1.80~3.60。 据此分析可知I，值明显反映了土中粗细颗粒的变化情况，是一种视土壤的主要颗 粒尺寸而定的参数，可据I，值进行土质分类。 国内诸多试验结果I，值基本符合Marchetti（1980年）提出的土质分类，唯黏土与 粉质黏土界限I,值0.35稍偏大。目前所得黏土ID最大值为0.35，而绝大多数ID小于 0.30，且粉质黏土I，最小值为0.24，考虑到土工试验中存在土样扰动或部分失水而造 成I，值偏低影响土的正确定名，将黏土与粉质黏土界限I，值定为0.30认为更能接近

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11.4.5Marchtti和Crapps曾提出根据以

E,=10"+mlg/

n = (lg Ep +0.748)/(lg Ip + 7.667

如此，可将试验所得I，、E，值代入上式得到m所表征的界限值，再与四直线m值 比较可得土的状态。结合目前试验数据，铁路部门将四直线的界限m值进行了修正， 又根据土的分类标准将黏性土的状态分为四类，即流塑、软塑、硬塑及坚硬，综合得 到条文所列表 11.4.5.

目前尚无一个公认可靠的试验方法或标准，已准确确定K。：致使K，与K。的相关关 会因试验方法不同而异。国外拉卡斯等研究认为：

式中：m一一 经验指数，与I，有关，并随I，增大而减小，一般在0.44~0.54之间。 当K，>4时，K。的准确估计有待进一步积累经验。铁路部门在连云港、宁波、无 锡、昆山、武昌地区，对一般饱和黏性土（含软黏土）共开展了52组应力铲和扁铲侧胀 对比试验，得到用应力铲测定的静止侧压力系数（K。），与按Lunne（1990年）提出的计算

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式K。=0.34K54之比：（K。）,/K。=0.71~1.47，平均为1.07，变异系数8=0.37

11.4.7铁路部门在昆山、无锡、武昌三地进行了钻孔取样做三轴不排水压缩试验与 OMT、CPT进行对比，在39组E与E，数据中，有32组Ap≤100kPa饱和黏性土，得到 比值E./E,=2.1~4.7，平均为2.92，变异系数8=0.36。若以式（5.5.21）估算的不排水 模量(E.)am 计,则有(E. )amr / E,=2. 58~4. 64, 平均为 3. 62, 8 =0. 26 。

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12.2.2压缩波震源通常采用锤击震源、爆炸震源、电火花震源等

对于剪切波震源，首先希望它在测线方向上产生足够能量的剪切波；其次希望能 通过相反方向的激发产生极性相反的两组剪切波，以便于拾取剪切波的初至时间。 单孔法目前普遍用板式剪切波震源，其优点是简便易行，能得到两组SH波（即剪 切波水平分量），缺点是能量有限，目前国内能测的最大深度约为100m。 跨孔法目前较理想的震源是剪切波锤，这是一种能在孔内某一预定位置产生剪切 波的设备，其优点是：能产生极性相反的两组剪切波，可比较准确地确定剪切波到达 接收孔的初至时间，能在孔中反复测试。缺点为：要在震源孔下套管，并在套管与孔璧 间隙灌注膨润土与水泥的混合浆液，花费较大，它所激发的能量较小；孔较深时，由 于连接锤的多条管线易缠绕，往往影响锤击效果

12.2.3单孔法及跨孔法均采用三分量井下检波器，即在一密封、坚固的圆筒内安置3 个互相垂直的检波器，其中1个竖向，2个水平向。同类型检波器性能一致是采集地震 波的前提条件，若同类型检波器性能差异较大可能会产生畸变，进而导致测试结果不 准甚至是错误。故对检波器的固有频率差、灵敏度差以及阻尼系数差作出了应小于10% 的规定。目前，所用的检波器为动圈型磁电式速度检波器，其特点是：只有当所需测的 振动频率大于检波器固有频率时，检波器所测得的振动的幅值畸变及相位畸变才能较 小。结合我国目前使用的检波器的规格，规定检波器的固有频率宜小于所测地震波主 频率的1/2。用于单孔法，当所测试深度较大时，地震波主频率可能较低，此时建议采 用固有频率较低的检波器。 在工作时，检波器外壳与孔壁紧密接触是必要的。一般检波器外壳附上气囊，用 尼龙管（或加固聚乙烯管）连到地面，通过打气使气囊膨胀，从而将检波器压贴在孔壁

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式中：X。一一临界距离（m); H一一沿钻孔方向震源至高速层的距离（m）； i一一临界角，i=arcsin(V/V,）（°); V一一低速层波速（m/s); Vz一一高速层波速（m/s); 地层界面倾角，以顺时 方向为正，

a一直达波传播途径；b一折射波传播途径 219.

一直达波传播途径；b一折射波传播途行 .210

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孔间距离小于临界距离时，所观测到的时间将不是直达波到达接收点的初至时间。 基于上述考虑，本条结合岩土地质条件对测试孔间距进行了规定， 跨孔法测试深度超过15m时，孔斜偏差1°，在15m时就会有0.262m的偏移，孔 间距（以4m计）的误差就会达到6.5%。为了得到在每一测试深度的孔间距的准确数据， 需进行测斜工作，

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13水压致裂法地应力测试

a）有圆孔的无限大平板受到应力α,和，作用b）圆孔壁上的应力集中

由弹性力学理论可知，当一个位于无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场（， ,）的作用时，离开钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态，在这些部位，钻孔周 边的应力为：

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式中：。、,一—钻孔周边的切向应力和径向应力； O一一周边一点与α,轴的夹角。

0一一周边一点与α,轴的夹角

可知，当=0°时，。取得极小值，此时

如果继续向封隔段注入高压水，使裂隙进一步扩展，当裂隙深度达到3倍钻孔直 经时，此处已接近原岩应力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记为P，P 和原岩应力，相平衡，即：

当钻孔垂直时，一般习惯于用和α，分别表示最大、最小水平主应力，则P和P 222

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如果重新注液加压，使裂缝再次张开，可得到裂缝重新张开的压力P，此时岩石 经破裂，T=0，则有:

已经破裂，T=0，则

13.1.3水压致裂法地应力测量的前提之一，就是对被测介质（岩体）作均匀、各向同 性的线弹性假设，如果压裂段的岩壁上存在原生裂隙或其他地质构造（包括软弱带）， 就不符合水压致裂法地应力测量这一基本假定。当压裂段承受足够高的液体压力时， 原生裂隙将再次开裂，而不产生新的破裂缝。这时水压致裂法测试，就相当于原生裂 隙的重张试验。对于此种情况，虽然也可根据重张压力P和瞬时关闭压力P计算应力 量值，但是重张压力不再是原地应力场中的最小水平主应力，也就不能按常规计算最 大水平主应力，压裂缝方向也并非是最大水平主应力方向。因此，在选择测段时，通 常根据工程设计所要求的位置查校岩芯编录，选取岩芯完整、孔壁光滑、孔径一致的 深度位置进行试验，以使试验达到预期的工程目的。为确保资料充分，在钻孔条件允 许的情况下尽可能多地选择选试验段有时也是必要的，

13.2.1钻孔内准备测量应力的待加压段用封隔器密封，规定选用的封隔器直径与钻 孔直径相一致，可达所需的密封效果。钻孔直径有56mm、76mm、91mm、110mm和130ml 等，在实际工作中，通常需根据钻孔直径选定封隔器。封隔器一般是充压膨胀式的

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13.2.2、13.2.3为保证测试数据的准确性和可靠性，对所使用的仪器设备进行检验 标定是必要的。在正式压裂前，通常要对压力泵、压力和流量传感器、钻杆及连接件 进行渗漏试验，试验压力应大于15MPa，为确保试验数据的可靠性，要求压力泵、压力 和流量传感器的工作状态良好，每个接头没有点滴泄漏。对试验钻杆进行编号，是为 保证测试深度准确无误

（1）安装并下测量设备：用钻杆将一对可膨胀的橡胶封隔器放置到所要测量的 深度位置。 （2）座封：通过地面上的一个独立加压系统，给两个1m米长的封隔器同时增压 其膨胀并与孔壁紧密接触，由此将压裂段予以隔离，形成一个封隔空间（即压裂试验 段）。地面装有封隔器压力的监视装置，在试验过程中若由于某种原因封隔器压力下降 可随时通过地面的加压系统补压。 （3）压裂：利用高压泵通过高压管线向被封隔的空间（压裂试验段）增压。在增 玉过程中，由于高压管路中装有压力传感器，记录仪表上的压力值将随高压液体的泵 入而迅速增高，由于钻孔周边的应力集中，压裂段内的岩石在足够大的液压作用下， 等会在最小切向应力的位置上产生破裂，也就是在垂直于最小水平主应力的方向开裂 这时所记录的临界压力值，就是岩石的破裂压力P，岩石一旦产生裂缝，在高压液体 来不及补充的瞬间，压力将急剧下降。若继续保持排量加压，裂缝将保持张开并向岩 本深处延扩。 （4）关泵：岩石开裂后关闭高压泵，停止向测试段注压。在关泵的瞬间压力将 急剧下降；之后，随着液体向地层的渗入，压力将缓慢下降。在岩体应力的作用下， 裂缝趋于闭合。在孔壁破裂后，停止注压，保持压裂回路密闭的情况下裂缝停止延伸 趋于闭合时，封隔段内保持裂缝张开时的平衡压力即为关闭压力P。 （5）卸压：当压裂段内的压力趋于平稳或不再有明显下降时，即可解除本次封 隔段内的压力，连通大气，促使已张开的裂缝闭合。

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（6）重新向密封段注压，使裂隙重新打开，并记下裂隙重开时的压力P.和随后 的关闭压力卫.。

13.4.1压裂特征参数是根据压裂过程曲线特征点的位置确定的，是水压致裂法地应 力测量计算应力量值的依据。因此压裂特征参数取用的准确性，直接关系到地应力实 测值的准确性。一般破裂压力P，比较容易确定，通常取第一次压裂循环增压曲线的峰 值或拐点处的压力，而瞬时关闭压力P和重张压力P的确定，有时会发生困难。条文 列出的方法是实际工作中常用的方法，但在确定同一压力值时一般只使用同一种方法

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14.1.1套芯应力解除法也称套孔应力解除法，自1949年奥尔森（0.1.01son）第一次 将该种方法用于岩石应力测量以来，历经半个多世纪的发展，已成为适用性和可靠性 较高的地应力测量方法之一。该种方法具有测量精度高、稳定性好、抗干扰能力强以 及对测量环境要求低等优点，在各类工程岩体原应力测量方面获得了广泛的应用

14.1.3室开挖将导致原岩应力的重分布，其影响范围约为2~3倍的碉径。为使测点 是未受岩体开挖扰动的原岩应力区，本条规定钻孔第一测段深度应超过岩碉断面直径 的3倍。在实际工作中，碉室的跨度越大所需的测孔深度也就越大。为了节省人力、 物力并保证试验的成功，地应力测量通常选择在跨度较小的开挖空间中进行，并避免 将测点安排在分道口或其他开挖扰动大的地点。

4.3.1~14.3.7套芯应力解除法在测量地应力时，先用钻扎方式将探买直接安装于岩体 寺测部位，而后套芯解除测得其原岩应力。该种方法目前已形成了一套标准化的测量 程序DB4403／T 87-2020标准下载，其具体步骤为： （1）首先在隧道开挖碱室或其他开挖体的表面向岩体内部打一大孔，直至需要 则量岩体应力的部位。大孔直径通常为下一步即将打的用于安装探头的小孔直径的3 音以上，小孔直径一般为36~38mm，因此大孔直径一般为130~150mm。为便于下一步安 装测试探头，大孔与小孔要保持一定的同心度，因此在钻进过程中需有导向装置，大 孔钻完后需将孔底磨平，并打出锥形孔，以利于下一步钻同心小孔、清洗钻孔和探头 顶利进入小孔； （2）从大孔孔底打同心小孔，供安装探头用。小孔直径由所选用的探头直径决 定，一般为36~38mm，小孔深度一般为孔径的10倍左右，从而保证小孔中央部位处于 平面应变状态。小孔打完后放水冲洗小孔，保证小孔中没有钻屑和其他杂物。为此

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钻孔需上倾1°~3； （3） 将测量探头，如孔径变形计、孔壁应变计等安装（固定或胶结）到小孔中央 部位； （4）用第一步打大孔用的钻头继续延深大孔，使小孔周围岩芯实现应力解除； （5）通过量测系统测定并记录由应力解除引起的小孔变形或应变，计算得出小 孔周围的原岩应力状态。套芯应力解除法地应力计算通常采用本规程附录G建议的方 法。 本条结合工程实践经验，对试验要点作了相应的规定