第五节　岩石膨胀性试验

为了解白垩系泥岩及第三系砂质泥岩的膨胀特性，针对钻孔岩芯进行侧向约束膨胀率试验、膨胀压力试验和自由膨胀率试验。因泥岩具有遇水崩解的特点，新鲜岩芯试样现场采取后需保持天然含水状态。试件采用干法加工，天然含水率的变化不超过1%。

一、侧向约束膨胀率试验

侧向约束膨胀率试验的目的是为了确定岩石侧向约束情况下的膨胀率。该试验在SBD－1侧向约束膨胀仪上进行，如图2－2－13（a）所示。试件数量为3个。加水后试件侧向受圆环约束不产生变形，轴向发生膨胀。加载方式如图2－2－13（a）所示，试验后试件如图2－2－13（b）所示。最后利用以下公式计算得出侧向约束膨胀率

图2－2－13　侧向约束膨胀率试验

（a）试验加载情形；（b）试验后的试件

二、膨胀压力试验

膨胀压力试验的目的是为了确定岩石的膨胀压力。该试验在YRP－2压力膨胀仪上进行，如图2－2－14（a）所示，试件数量为3个。试件安装完毕后将千分表清零，然后加水，调整千分表保持千分表读数不变，测定试件的膨胀压力。试验后试件如图2－2－14（b）所示。最后利用以下公式计算得出岩石膨胀压力

图2－2－14　压力膨胀试验

（a）试验加载情形；（b）试验后的试件

三、自由膨胀率试验

自由膨胀率试验的目的是为了确定岩石不受约束情况下轴向和径向膨胀率。该试验在XDP－1自由膨胀仪上进行，加载方式如图2－2－15（a）所示，试件数量为3个。试验后试件如图2－2－15（b）所示。利用下列公式计算得出岩石自由膨胀率

图2－2－15　自由膨胀率试验

（a）试验加载情形；（b）试验后的试件

四、试验结果与分析

岩石膨胀性试验成果汇总于表2－2－7。

表2－2－7　岩石膨胀试验成果汇总

从试验结果看，隧洞岩石侧向约束膨胀率为0．04%～1．88%，平均值为0．66%，均小于3%；膨胀力为4．40～62．20kPa，平均值为20．6kPa，均小于100kPa；径向自由膨胀率为0．00～4．64%，平均为0．64%；轴向自由膨胀率为0．02%～12．73%，平均值为1．47%，均小于30%。按《水电水利工程坝址工程地质勘察技术规程》（DL/T 5414—2009）附录W对膨胀岩进行分类，隧洞岩石属非膨胀岩。但是，部分岩样表现具有弱膨胀势。有关试验研究成果表明，泥质膨胀性围岩的性状变化是主要因岩石含水量变化引起的，若能保持开挖前的含水量，通常不具备膨胀特性；隧洞开挖后泥岩逐渐干燥失水和风化，再遇水可能产生膨胀崩解；膨胀性岩体的潜在应力及变形的时间效应十分显著，即应力释放过程是比较长的。因此，本工程在隧洞衬砌设计和施工建设中，不能完全排除膨胀力因素的影响，宜采取有效防范措施，避免或减弱泥岩产生膨胀和力学强度降低的不利影响。