試驗一結構的應力——應變試驗
（岩石的單軸壓縮變形試驗）
一、試驗基本原理
岩石單軸壓縮變形試驗是為了測定試件在單軸壓縮應力條件下的縱向應變值及橫向應變值，據此計算岩石的彈性模量和泊松比。
當在進行岩石單軸壓縮變形時，記錄下應力與相應的應變值，即可得到岩石的應力一應變曲線。根據有關定義：應力．應變在屈服應力以下任一點的切線斜率稱為切線彈性模量；在屈服應力以下，直線段起點和終點連線的斜率被稱為岩石的平均彈性模量；某一點的應力到曲線起點的連線的斜率稱為岩石割線彈性模量。
岩石由單軸壓縮變形試驗求得的彈性模量和泊松比是岩石變形特性的最基本引數。在進行各種計算時，這兩個引數必不可少。尤其是在採用各種數值計算方法評價岩體的穩定性和分析岩體內的應力分布時，顯得更為重要。
岩石的彈性模量和泊松比與岩石的單軸抗壓強度一樣，也將受到許多試驗條件、試驗環境和不同岩性的影響。但是，彈性模量和泊松比並不像岩石單軸抗壓強度對這些因素那麼敏感，且並不具有很明顯的規律性。
在實際的工程中，岩石的平均彈性模量和岩石的割線彈性模量(通常用岩石單軸抗壓強度值的一半求其割線模量)以及與其各自相對應的泊松比應用最多。在某些特殊的條件下，也可按不同的應力水平確定其彈性模量和泊松比。
二、試驗裝置
1．惠斯頓電橋、萬用表、兆歐表。
2．電阻應變儀。
3．其他裝置，包括岩石單軸壓縮試驗中有關巖樣加工的裝置。
三、試驗要點
(一)本節所介紹的試驗方法適用於能加工成形的岩石。
(二)岩石單軸壓縮試驗所採用的試件，應滿足單軸抗壓強度試驗中有關試件尺寸、試件加工精度等規定；且應對其進行包含相同內容的試件描述。
(三)岩石單軸壓縮變形試驗按下述程式進行：
1．貼上電阻應變片
(1)在試件中部選定貼上電阻應變片的位置，清洗試件貼片處的表面。貼片處應避開裂隙或斑晶。
(2)選擇電阻應變片：電阻片阻柵長度應大於岩石顆粒的10倍，小於試件的半徑；同一試件所選定的工作片與補償片的規格、靈敏係數等應相同，電阻值相差應不大於±0.2。
(3)根據試件含水狀態選擇粘結劑。電阻應變片應牢固地貼上在試件表面，排淨氣泡和多餘的膠液。
(4)縱向與橫向電阻應變片應貼上在試件中部的對稱位置上，縱向或橫向電阻應變片的數量不得少於2片，其絕緣電阻值應大於200m。
2．將試件置於試驗機承壓板中心，調整球形座，使試件受力均勻。
3．以0.5～1.0mpa／s的速度加荷，逐級測讀荷載與應變值直至破壞，讀數不應少於10組測值。
4．記錄加荷過程及破壞時出現的現象，並對破壞後的試件進行描述。
(四)在某些工程中，要求在進行飽和試驗的同時，進行其變形特性的測試。此時，若採用貼上電阻應變片的方法進行試驗，通常採用先飽和試件、再貼上應變片的順序進行試驗。以減少貼上應變片後對試件飽和度的影響。
四、資料整理
(一)可按岩石單軸抗壓強度中的計算方法確定其強度值。
(二)按下式計算各級應力：
式中——各級應力(mpa)；
——與所測各組應變值相應的荷載(n)；
——試件截面積(mm2)。
(三)繪製應力與縱向應變及橫向應變的關係曲線。
(四)變形引數計算
1．按下式計算岩石平均彈性模量和岩石平均泊松比：
式中 ——岩石平均彈性模量(mpa)；
——岩石平均泊松比；
——應力與縱向應變關係曲線上直線段始點的應力值(mpa)；
——應力與縱向應變關係曲線上直線段終點的應力值(mpa)；
——應力為時的縱向應變值；
——應力為時的縱向應變值；
——應力為時的橫向應變值；
——應力為時的橫向應變值。
2．按下式計算岩石割線彈性模量及相應的岩石泊松比：
式中——岩石割線彈性模量(mpa)；
——岩石泊松比；
——相當於岩石單軸抗壓強度50％時的應力值(mpa)；
——應力為時的縱向應變值；
——應力為時的橫向應變值。
(五)岩石彈性模量計算取三位有效數字；泊松比計算精確至0.01。
(六)單軸壓縮變形試驗的記錄應包括工程名稱、試件編號、試件描述、試件尺寸、各級荷載下的應力及縱向和橫向應變值，破壞荷載。
五、應用例項
下圖是秦山核電站ⅱ期工程火山角礫岩的應力．應變曲線。圖中增加了一條體積應變曲線。所謂的體積應變，是指試件體積的增量與原體積的比值。
通常按計算岩石的體積變應。體積應變，也是岩石變形特性中的乙個重要特性。尤其是體積應變曲線，隨著軸向壓力的增大，將出現了反彎點。
這就是所謂的擴容現象，擴容現象也常被稱為剪脹，這是由於外力的增大，促食鹽石試件產生許多裂紋，且在達到一定應力水平後，這些裂紋不斷地連線、貫通、張開，進而使試件的體積發生了不可逆的增大。
下表舉了秦山核電站ⅱ、ⅲ期工程岩石單軸壓縮應力下變形試驗所求得的岩石平均彈性模量和相應的泊松比。由於該地區屬火山岩系，岩性不太均勻。由於含礫的多少和顆粒的大小的不同，造成了試驗結果的偏差較大。
試驗二混凝土的抗壓強度的快速評定
（回彈儀檢測水泥混凝土強度）
一、試驗原理
水泥混凝土路面的施工質量歷來是困撓工程設計與管理部門的問題，其原因之一是難以區別樣本與實體的差異。傳統的水泥混凝土質量檢測依靠預製試件或現場鑽芯，預製試件數量有限，鑽芯卻又要破壞混凝土，因此，這兩種方法所檢測的樣本數總是有限的。因此，人們需要一種簡單、快速而又無破損的水泥混凝土質量檢測方法。
水泥混凝土是一種剛性材料，在瞬時外力衝擊之下，會對施力物體產生反力，當施力物體質量與衝擊時的動能一定時，水泥混凝土對其反力的大小反映了其本身的強度。本方法即利用此原理，使用一彈擊錘，以一定動能彈擊被測水泥混凝土表面，之後測得其回彈值。本方法適用於現場對水泥混凝土進行抗壓強度的快速評定，本方法可作為施工質量的參考，但不能作為仲裁試驗或工程驗收的最終依據。
使用本方法檢測的水泥混凝土厚度不得小於100mm，檢測時溫度不得低於10℃。
二、試驗裝置
1．水泥混凝土回彈儀：構造和主要零件名稱見圖，應符合下述標準：
(1)水平彈擊時，在彈擊錘脫鉤的瞬間，回彈儀的標稱動能應為2.207j。
(2)彈擊錘與彈擊杆碰撞的瞬間，彈擊拉簧處於自由狀態，此時，彈擊錘起點應位於刻度尺的零點處。
(3)在洛氏硬度為hgc60±2的鋼砧上，回彈儀的率定值應為80±2。
2．酚酞酒精溶液，濃度為1％。
3．手提式砂輪。
4．鋼砧：洛氏硬度hgc60±2。
5．其他：捲尺、鋼尺、鑿子、錘、毛刷等。
三、試驗要點
1．根據回彈儀使用說明書進行檢定、保養、率定，保證儀器精度。
2．將一塊混凝土板作為乙個試樣，試樣選擇按附錄a的隨機取樣方法確定。每個試樣測區數宜為6～10個，並在測區表面均勻分布，並宜避開板邊板角。
3．乙個測區的面積不宜小於200mm×200mm，表面應清潔、乾燥、平整，不應有接縫及蜂窩、麻麵，當測區表面有粉刷層、飾面層、浮漿及油汙等汙染物時，應用砂輪清除。每一測區應測定16點，相鄰兩測點間距不宜小於3cm，測點距路邊緣或接縫的距離應大於5cm。
4．若路面為已超過3個月齡期的硬化混凝土，應測定其表面碳化深度並進行回彈修正，也可用砂輪將碳化層打磨掉後進行測定。
5．將回彈儀彈擊杆頂住混凝土表面，使回彈儀軸線垂直於混凝土路面，輕壓儀器，使按鈕鬆開，彈擊杆徐徐伸出，並使掛鉤掛上彈擊錘。使回彈儀對混凝土表面緩慢均勻施壓，待彈擊錘脫鉤，衝擊彈擊杆後，彈擊錘即帶動指標向後移動至一定位置，此位置上指標塊刻度線所指即為該處回彈值。讀數並記錄。
精確至1個單位。
6．逐漸對回彈儀減壓，使彈擊杆自機殼內伸擊，掛鉤掛上彈擊錘，待下一次使用。
7．碳化深度測定：
若被測混凝土齡期超過3個月，應進行此項檢測。
先在測區表面形成直徑約15mm的孔洞(深度略大於預計碳化層深度)，用毛刷淨孔，並立即用濃度為l％的酚酞酒精溶液灑在洞壁上。用鋼尺量測未變色部分深度，此深度即為混凝土碳化深度。每次測讀精確至0.
5mm。
四、資料整理
1．每一測區回彈值共16個，去掉三個最大值及三個最小值，其餘10個按下式計算測區平均回彈值：
式中 ——測區平均回彈值，精確至0.1；
——第i個測點的回彈值。
2．當回彈儀進行非水平方向的測試時，應按式下進行修正：
式中 ——經非水平測定修正的測區平均回彈值；
——回彈儀實測的測區平均回彈值；
——非水平測量的回彈修正值，由下表查得，表中未列的角度用內插法求得，準確至0.1。
3．碳化深度按下式求得：
式中 ——碳化深度(mm)；
——第i點碳化深度(mm)；
n——測點數。
當小於或等於0.4mm時，按無碳化處理；當≥6mm時，取6mm。
4．混凝土強度推算：
如試驗原理所述，回彈儀的目的是進行混凝土的抗壓強度快速評定，因此可採用下述方法進行換算：
(1)通過試驗，建立實際的測強曲線：
建立測強曲線用150mn×150mm×150mm立方體標準試件，試件與被測物體有相同的原材料、配合比、水灰比、成型條件、養護條件、齡期。到達齡期後，將試塊用壓力機加壓至30~50kn穩住，用回彈儀在兩側分別測定8個測點，計算平均回彈值，然後進行抗壓強度試驗，用最小二乘法建立兩者相關關係推定式，相關係數不得小於0.90。
(2)可用下式推算混凝土抗壓強度：
式中 ——水泥混凝土推算抗壓強度(mpa)；
——測區混凝土平均回彈值。
(3)也可用下表按平均回彈值及平均碳化深度查得抗壓強度值。
5.按規範計算測定物件全部測區的推定混凝土抗壓強度的平均值、標準差及變異係數。
試驗三超聲檢測混凝土強度
一、超聲檢測混凝土強度原理和方法
1.檢測原理
（1）混凝土波速（v）一般在4000~5000km/s之間變化。混凝土強度(f)與波速(v)之間有較好的相關性。混凝土強度越高，其波速也越快。
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