岩體的變形特性尤其是變形模量或彈性模量是岩體工程設計的重要參數。由于岩體結構的複雜性和岩塊礦物成分不一緻，使得由試驗測得同一類岩體的模量值，即便在同一區段采用同一方法也可能相差很大，更不用說采用不同方法了。為了獲得接近工程岩體模量的“真值”，長期以來世界各國發展了大量的研究方法和相應的測試技術。這些方法和技術可以歸納為動測法和靜測法兩大類。

動測法是通過研究地震波或聲波在岩體中的傳播規律并建立運動參數與岩體模量的關系，這種方法具有測量迅速、耗資較少，便于大範圍、大規模測量等優點，但實測值大大高于靜力法測值。由于設計需要靜态值，所以許多研究人員緻力于研究動、靜兩種測量結果的相關關系。但迄今為止尚無合理的計算公式或表示相關關系的圖表，原因很簡單，因動測法是物理方法，而靜測法是通過力的傳遞及應力應變關系來确定變形模量或彈性模量，二種不同機制方法測定的結果當然無法建立确定的關系。

靜測法可分為承壓闆法(包括壓力枕法和切縫法)、水壓試洞法及鑽孔法三類。
✓承壓闆法
廣泛使用的方法，但必須有勘探巷道，而且測點少、試驗周期長、費用高，測點處易受爆破影響。
✓水壓試洞法
費用更高，已很少采用。
✓鑽孔法
具有如下優點：由于試點可以遠離開挖面，因而可減小開挖和試件制備時對岩體的破壞及暴露面的松弛影響，試點處岩體基本上可保持原狀；同時因試驗周期短、經濟，故可廣泛地開展，使結果更具有代表性。

鑽孔法使用的設備按加力方式可分為鑽孔膨脹計、貫入計、鑽孔彈模計三類。
✓鑽孔膨脹計
鑽孔膨脹計是利用柔性的橡膠囊向鑽孔孔壁全面加壓，測定體積變化或鑽孔徑向變形以計算變形或彈性模量。
✓鑽孔彈模計
鑽孔彈模計的原理是利用活塞、楔形塊或小型柔性壓力枕等部件，給鑽孔壁施加一對徑向壓力，并同時測量出相應的孔徑變化，據此計算岩體的變形或彈性模量。

鑽孔試驗法雖然隻能測定一小段（約三倍直徑長度）內孔壁周圍岩體的應力應變關系，但由于它可在大量已有的取芯勘探孔內多個測段內進行，測試數據多，代表性強。如果将工程區按岩石分級劃分不同區域，在每個區域多個測段測試，則可用數理統計或加權平均法評估工程區岩體的整體變形和彈性模量。

孔内彈模測定器也稱鑽孔彈模計，(Borehole Jack, Goodman Jack 或NX Borehole jack)它與鑽孔膨脹計的主要區别為:後者是利用柔性的橡膠囊向鑽孔孔壁全面加壓，測定體積變化或鑽孔徑向變形以計算變形或彈性模量；前者則是利用多個活塞向部分孔壁徑向加壓，加壓塊為剛性，加壓角2β=45°(90°)，同時測定加壓方向的徑向變形以計算變形或彈性模量。後者壓力較低，适用于軟岩或裂隙岩體；前者壓力可達70MPa，适用于各種岩體（E=1～100GPa），隻要孔徑滿足要求，試驗期間孔壁穩定即可。

GY型孔内彈模測定器可以在鑽孔中測定固體介質的變形或彈性模量，主要用于岩體，也可用于混凝土或金屬。

GY-75(90，110)分别适用于φ75mm、φ90mm、φ110mm鑽孔，但通過更換厚一些的承壓塊，它也可用于大一級的鑽孔，即GY-75也可用于φ90mm鑽孔，GY-90可用于φ110mm鑽孔，GY-110可用于φ130mm鑽孔。
GY型孔内彈模測定器是在美國古德曼千斤頂（Goodman Jack）的基礎上，并吸收了BJ-110鑽孔彈模計的優點改進而成。Goodman Jack是國際上有代表性的鑽孔彈模計，已作為國際岩石力學委員會（ISRM）的建議方法，用于鑽孔中測定現場岩體彈性模量。但由于該設備在設計上的缺陷，其測定值必須經過修正，才能得到真實的彈模值。修正系數與岩體彈模的高低有關，當真實彈模（Etrue）為70GPa時，實測值（Ecalc）隻有約24GPa。經過改進後的GY型鑽孔彈模計則不需修正。
為驗證彈模測定的可靠性，将鑽孔彈模計放入帶有中心孔的鑄鋼、鑄鐵及大理岩立方體(360*400*400mm)進行了标定試驗，标定結果表明測定值接近真實值（45度線）,不需修正，誤差約5-10％。Ecalc=Etrue。GY-75和BJ-110的原理、主要指标相同，因此其标定結果可共用。此外，在三峽工程地基測試中，曾将同一測點的岩芯（完整且均質、各向同性）進行室內試驗，其彈模值和用GY-75在孔內的測定值很接近，誤差僅為百分之五。

01 GY型孔内彈模測定器原理、結構及基本性能
當向鑽孔内壁施加一對徑向荷載時，鑽孔将同時産生徑向變形，顯然，變形将随荷載升高而增長，同一量級荷載作用下，高彈模岩體中的鑽孔變形較小，反之則大，根據荷載和變形的比值即可求出岩體彈模值。徑向荷載由四個同步加壓的圓形活塞提供，為了準确測定出力大小，中間兩個活塞内安裝兩個荷重傳感器。為了将活塞及承壓塊收回，在最外端的兩個活塞上增加了低壓回路，兼作回程活塞。中間活塞兩邊各裝一個位移傳感器，以測定徑向變形。

02 GY型孔内彈模測定器對鑽孔及鑽具的要求
GY-75（90，110）分别适用于φ75mm（90，110mm）的金剛石鑽進鑽孔，由于孔内彈模測定器的行程隻有6mm，且與鑽孔壁的間隙很小，因此對鑽孔要求較高。
試驗期間孔壁必須穩定，當在地表垂直孔内試驗時，孔口應采用大一号的（φ90，110，130）套管護壁。
必須用金剛石鑽頭鑽進，并加一個擴孔器，鑽孔實際尺寸比标準尺寸大1～3mm。

03 GY型孔内彈模測定器試驗步驟
1.根據試驗要求及鑽孔柱狀圖，選定測試區段及方向。
2.連接一定長的鑽杆，每隔1m用白布帶将油管、電纜捆緊到鑽杆上，标明活塞加力方向。
3.向低壓油路注油确信彈模計處于“閉合”狀态，并松開低壓油路閥門。
4.荷重傳感器（L1、L2）讀數分别調零，位移傳感器（D1、D2）不必調零。
5.将彈模計小心送入測試部位及預定的方向。
6.向高壓油路加壓至2MPa，使承壓塊和孔壁接觸，然後卸壓至零。卸零後記錄應變儀上四個傳感器讀數。L1、L2讀數應接近零讀數，根據D1、D2讀數可算出鑽孔直徑。當鑽孔直徑大于标準孔徑4mm時，取出并換用厚承壓闆。
7.按選定的試驗方式加壓和卸壓，并記錄各級荷載下的四個傳感器讀數。建議采用多次大循環加載法，加卸載分級如0、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、2、0MPa。也可采用逐級單循環加卸載法。對絕大部分岩石，加至40-50MPa已足夠。
8.逐級卸載，卸零後，向低壓油路注油（高壓油路松開），當D1、D2基本回到初讀數時，鑽孔彈模計已回到“閉合”狀态。
9.将鑽孔彈模計移至另一測試部位，繼續6、7、8三步試驗。

04 GY型孔内彈模測定器資料分析

1.根據實測應變繪制鑽孔孔壁壓力和位移關系曲線。
2.按下述公式計算不同荷載級别下的E值

E=A×d×T*（γ、β）×△Q/△d （γ、β）
式中：
A=0.915(與彈模計長徑比有關的系數)
d—鑽孔直徑（mm）
T*（γ、β）(與彈模計泊桑比及接觸角有關的系數)
△Q—壓力增量（MPa）

△d—直徑增量（mm）

3.被測介質的彈性模量愈高時，承壓塊與孔壁達到全接觸狀态時的壓力值也較高，即壓力位移曲線的線性段起始點較高，應選取起始點以上的近似直線段計算彈模或變模值。

案例

朝鮮平壤柳京飯店

應朝鮮科學院邀請,對已建成但尚未裝修的平壤柳京飯店地基進行了變形模量現場測試。柳京飯店位于平壤市中心,占地50000m² ,建築面積32000m² ,高323.55m,地下4層,地上101層,共105層,為遠東地區最高的鋼筋混凝土摩天大廈,基岩主要由細粒砂岩、粉砂岩、粉砂質粘闆岩組成,構造單一,岩層走向NEE,傾向NWW,傾角5°-35° ,節理裂隙較發育,但無大斷層。勘探階段曾用地震法測定E值介于1-40GPa之間。本次試驗采用GY-75鑽孔彈模計,共鑽三個孔,它們包含了地基的三種主要岩層,具有足夠的代表性, 實測E值介于2.62-22.33GPa。

三峽工程永久船閘基礎

永久船閘是三峽水利樞紐主要工程之一，修建于壇子嶺至雷劈山之間的山體中，基岩主要為閃雲斜長花崗岩，新鮮岩體堅硬緻密，完整性較好，表層風化殼較厚，閘室區有小斷層77條。
船閘為雙線五級，總長6442m，主體結構長1607m，中隔墩寬60m，最大運行水頭113m，每級船閘長寬及最小水頭分别為280m×34m×5m。
為了解開挖對邊坡岩體的影響，在北3、北4及南3、南4排水洞的8個水平鑽孔中進行了長達三年的鑽孔彈模測試，每季度檢測一次，每次約50個測點，共測得彈模值約600個。測試儀器為GY-75、GY-90、GY-110鑽孔彈模計。
同時進行了波速測試，将彈模測試結果與波速測試結果進行了對比，相關性非常好，驗證了兩種方法都是可靠的。

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