GB/T23561.14-2010煤和巖石物理力學性質(zhì)測定方法

第14部分

：巖石膨脹率測定方法(2026年)深度解析目錄標準出臺的時代背景與行業(yè)價值何在?專家視角剖析巖石膨脹率測定的核心意義測定所需的儀器設備有何要求?專家詳解設備選型

校準與維護的關鍵要點標準規(guī)定的測定方法有哪幾種?各方法的操作步驟與適用場景深度對比測定過程中的質(zhì)量控制要點是什么?規(guī)避常見誤差的關鍵措施深度剖析標準與國際同類規(guī)范有何異同?接軌國際的優(yōu)化方向與趨勢預測巖石膨脹率測定的基本術語與定義有哪些?深度剖析確保測定精準的基礎認知試樣制備需遵循哪些規(guī)范?從取樣到加工的全流程深度把控技巧解析如何處理與分析測定數(shù)據(jù)?數(shù)據(jù)校驗

誤差控制與結(jié)果判定的專家指南標準在不同工程場景中的應用有何差異?礦井

隧道等場景的實踐指導未來巖石膨脹率測定技術將如何發(fā)展?結(jié)合行業(yè)趨勢的標準升級展望與建準出臺的時代背景與行業(yè)價值何在？專家視角剖析巖石膨脹率測定的核心意義標準出臺的歷史背景與行業(yè)需求12010年前，國內(nèi)巖石膨脹率測定方法零散，各機構(gòu)數(shù)據(jù)缺乏可比性，無法滿足礦井突水隧道變形等工程安全需求。隨著地下工程增多，膨脹巖災害頻發(fā)，亟需統(tǒng)一規(guī)范。本標準應運而生，整合現(xiàn)有技術，填補行業(yè)空白，為工程安全提供數(shù)據(jù)支撐。2（二）標準的核心行業(yè)價值與應用定位核心價值在于統(tǒng)一測定方法，保障數(shù)據(jù)準確性與一致性。應用定位為地質(zhì)勘察礦井設計隧道施工等領域的基礎技術標準，為工程風險評估支護設計提供關鍵參數(shù)，降低膨脹巖引發(fā)的坍塌突水等災害損失。No.1（三）專家視角下標準的長遠指導意義No.2從專家視角看，標準不僅規(guī)范當前測定工作，更奠定行業(yè)技術發(fā)展基礎。其統(tǒng)一的技術框架為后續(xù)技術創(chuàng)新設備研發(fā)提供依據(jù)，助力行業(yè)從經(jīng)驗型向數(shù)據(jù)驅(qū)動型轉(zhuǎn)變，長遠支撐地下工程安全高效建設。巖石膨脹率測定的基本術語與定義有哪些？深度剖析確保測定精準的基礎認知核心術語：巖石膨脹率的定義與內(nèi)涵標準定義巖石膨脹率為巖石在水或其他介質(zhì)作用下，體積膨脹與原體積的百分比。內(nèi)涵涵蓋自由膨脹有荷膨脹等不同狀態(tài)，反映巖石遇水膨脹的潛能，是評判膨脹巖等級的核心指標，直接關聯(lián)工程風險。12（二）關鍵關聯(lián)術語：介質(zhì)試樣等定義解析01關鍵關聯(lián)術語包括“試驗介質(zhì)”（通常為蒸餾水，模擬天然水環(huán)境）“標準試樣”（規(guī)定尺寸與形狀，確?？杀刃裕白杂膳蛎洝保o約束狀態(tài)下膨脹）“有荷膨脹”（模擬工程荷載下膨脹），明確這些術語是規(guī)范測定的前提。02（三）易混淆術語辨析：避免測定認知偏差易混淆術語如“膨脹率”與“膨脹量”，前者為相對值（百分比），后者為絕對值（體積變化量）；“自由膨脹率”與“有荷膨脹率”，前者反映最大膨脹潛能，后者貼近工程實際。辨析二者可避免數(shù)據(jù)誤用，確保測定目標明確。12測定所需的儀器設備有何要求？專家詳解設備選型校準與維護的關鍵要點核心設備為膨脹儀，標準要求其測量范圍滿足試樣膨脹量，精度不低于0.01mm，位移傳感器穩(wěn)定性好。按測定類型分自由膨脹儀（測無約束膨脹）和有荷膨脹儀（帶加載裝置），需根據(jù)試驗目的選型，確保參數(shù)匹配測定需求。核心測定設備：膨脹儀的技術參數(shù)要求010201（二）輔助設備：取樣加工與恒溫設備要求輔助設備包括取樣鉆（保證試樣完整性）切割機（加工成標準尺寸，誤差±0.5mm）恒溫水箱（控制試驗溫度20±2℃,模擬穩(wěn)定環(huán)境）電子天平（稱量試樣質(zhì)量，精度0.01g），各設備需符合行業(yè)計量標準。（三）設備校準與維護：保障測定準確性的關鍵標準要求設備定期校準，膨脹儀位移傳感器每年校準一次，電子天平每半年校準，校準需符合JJG相關規(guī)范。維護方面，膨脹儀需定期清潔導軌涂抹防銹油；恒溫設備定期校驗溫控精度，避免設備誤差影響數(shù)據(jù)準確性。0102試樣制備需遵循哪些規(guī)范？從取樣到加工的全流程深度把控技巧解析取樣規(guī)范：代表性試樣的選取原則與方法01取樣需遵循“隨機均勻分層取樣”原則，從勘察鉆孔或工程現(xiàn)場選取，覆蓋不同巖性分層。取樣數(shù)量每組不少于3個，避免單一試樣偶然性。取樣時避免震動破碎，用密封袋封裝，標注取樣位置深度等信息。02（二）加工規(guī)范：標準試樣的尺寸與精度要求加工為圓柱形或立方體標準試樣，圓柱形試樣直徑50mm高100mm，立方體邊長50mm，尺寸誤差±0.5mm。試樣端面平整度誤差≤0.02mm，無裂紋缺角，確保受力均勻，減少測定誤差。（三）試樣預處理：烘干與飽和的操作要點預處理分烘干（105±5℃烘干至恒重，去除原有水分）和飽和（真空抽氣飽和法，確保試樣充分吸水，模擬工程水環(huán)境）。烘干時避免溫度過高破壞巖性，飽和時控制抽氣時間不少于2h，確保飽和均勻。標準規(guī)定的測定方法有哪幾種？各方法的操作步驟與適用場景深度對比自由膨脹率測定方法：操作步驟與要點操作步驟：取烘干試樣稱量，放入自由膨脹儀，注入蒸餾水至浸沒試樣，每隔一定時間記錄位移值，直至24h內(nèi)位移變化≤0.01mm。要點為確保試樣居中水位穩(wěn)定，適用于測定巖石最大膨脹潛能，用于地質(zhì)勘察階段的巖性評價。（二）有荷膨脹率測定方法：加載與測量規(guī)范操作步驟：試樣安裝后施加軸向荷載（模擬工程實際荷載，如50kPa），再注入蒸餾水，按規(guī)定時間記錄位移與荷載變化。要點為加載均勻避免荷載波動，適用于隧道襯砌礦井巷道等有荷載場景的膨脹特性測定。12No.1（三）各方法適用場景對比與選擇指南No.2自由膨脹率法適用于前期巖性分類風險初步評估；有荷膨脹率法適用于工程設計支護參數(shù)確定。選擇時需結(jié)合工程階段：勘察階段選自由膨脹法，設計施工階段選有荷膨脹法，確保測定結(jié)果貼合實際需求。如何處理與分析測定數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)校驗誤差控制與結(jié)果判定的專家指南原始數(shù)據(jù)記錄：規(guī)范記錄的核心要素原始數(shù)據(jù)需記錄試樣信息（編號尺寸巖性）試驗條件（溫度荷載介質(zhì)）位移值（時間節(jié)點對應讀數(shù)）稱量數(shù)據(jù)等。記錄需清晰準確，標注異常情況（如試樣破損），為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供完整依據(jù)。12（二）數(shù)據(jù)計算：膨脹率的公式應用與校驗01按標準公式計算：自由膨脹率=（膨脹后體積-原體積）/原體積×100%；有荷膨脹率計算需扣除荷載壓縮量。校驗時需重復計算3次，確保計算無誤，同時對比平行試樣數(shù)據(jù)，偏差需≤5%，否則重新試驗。02（三）結(jié)果判定：合格標準與異常數(shù)據(jù)處理01合格標準為平行試樣測定結(jié)果偏差≤5%，取平均值作為最終結(jié)果。異常數(shù)據(jù)（偏差超5%）需排查原因，如試樣不均設備故障等，排除后重新測定。若無法排除，需增加試樣數(shù)量，確保結(jié)果可靠。02測定過程中的質(zhì)量控制要點是什么？規(guī)避常見誤差的關鍵措施深度剖析人員操作控制：規(guī)范操作與技能要求01操作人員需經(jīng)培訓考核，熟悉設備操作與標準流程。關鍵操作如試樣安裝需居中加載需勻速讀數(shù)需平視，避免人為操作誤差。定期開展技能考核，確保人員操作一致性，減少人為因素對結(jié)果的影響。02（二）試驗環(huán)境控制：溫度與濕度的穩(wěn)定保障試驗環(huán)境需控制溫度20±2℃濕度60%±5%，避免溫度波動影響介質(zhì)密度與巖石膨脹速率。采用恒溫恒濕實驗室，試驗過程中實時監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，若超出范圍需暫停試驗，確保環(huán)境穩(wěn)定。（三）常見誤差規(guī)避：設備試樣等誤差控制設備誤差通過定期校準控制；試樣誤差通過規(guī)范取樣加工，確保代表性與精度；環(huán)境誤差通過恒溫恒濕控制；讀數(shù)誤差通過多人復核固定讀數(shù)時間控制。綜合多環(huán)節(jié)措施，將誤差控制在允許范圍。標準在不同工程場景中的應用有何差異？礦井隧道等場景的實踐指導礦井工程：防治突水與巷道支護的應用礦井中，測定煤層頂?shù)装鍘r石膨脹率，判斷突水風險：膨脹率高易引發(fā)巖層裂隙發(fā)育，增加突水概率。支護設計中，依據(jù)有荷膨脹率確定支護強度，避免膨脹壓力導致巷道變形坍塌，保障礦井通風與運輸安全。12（二）隧道工程：襯砌設計與變形控制的應用01隧道工程中，對洞周巖石測定自由與有荷膨脹率，用于襯砌設計：膨脹率高的區(qū)段需采用柔性襯砌，預留膨脹變形量。施工中監(jiān)測膨脹速率，調(diào)整支護時機，避免襯砌開裂，確保隧道長期穩(wěn)定。02（三）地質(zhì)勘察：巖性分類與工程風險評估的應用01地質(zhì)勘察階段，通過測定膨脹率對巖石分類（弱中強膨脹巖），為工程選址提供依據(jù)。風險評估中，結(jié)合膨脹率與地形條件，預判工程區(qū)域坍塌滑坡風險，指導勘察重點與工程規(guī)避方案制定。02標準與國際同類規(guī)范有何異同？接軌國際的優(yōu)化方向與趨勢預測與國際規(guī)范的共性：核心原理與框架一致與國際標準化組織（ISO）及美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）同類規(guī)范相比，核心原理一致，均以巖石體積變化為測定核心，采用相似的試樣制備與儀器原理。框架均包含術語設備步驟數(shù)據(jù)處理等模塊，保障測定規(guī)范性。12（二）差異點：試驗條件與適用場景的區(qū)別差異在于試驗條件：國內(nèi)標準以蒸餾水為介質(zhì)，國際部分規(guī)范允許模擬不同地下水化學環(huán)境；適用場景上，國內(nèi)標準側(cè)重煤系巖石，國際規(guī)范適用更廣泛巖性。此外，國內(nèi)對有荷膨脹的荷載分級更貼合國內(nèi)工程實際。12優(yōu)化方向為增加多介質(zhì)試驗（如鹽水酸性水）條款，拓展適用場景；引入國際通用的精度評價指標。趨勢預測：隨著“一帶一路”工程增多，標準將逐步與國際接軌，推動跨境工程數(shù)據(jù)互認，提升國際競爭力。（三）接軌國際的優(yōu)化方向與未來趨勢預測010201未來巖石膨脹率測定技術將如何發(fā)展？結(jié)合行業(yè)趨勢的標準升級展望與建議No.1技術發(fā)展趨勢：自動化與智能化測定設備應用No.2未來趨勢為自動化：研發(fā)全自動膨脹儀，實現(xiàn)試樣安裝數(shù)據(jù)采集計算一體化，減少人為誤差。智能化方面，結(jié)合傳感器與AI算法，實時監(jiān)測膨脹過程，預判膨脹穩(wěn)定時間，提升測定效率與精度。（二）標準升級展望：適應新技術與新場