岩体的原位试验包括变形试验、强度试验和地应力测试3个方面。在变形试验中,有测定岩体各种模量的承压板法和液压枕法，以及测定隧洞围岩抗力系数的经向液压枕法和水压法。强度试验主要为岩体的直剪和抗压试验。抗压试验常与承压板法变形试验结合进行。原位三轴试验也在探索研究中。地应力测试可在钻孔（孔底、孔壁和孔径）中或岩体、地下洞室围岩表面上进行，直接测得岩体的应变，再用岩体变形参数计算地应力。

土体的原位试验主要包括以下项目：①载荷试验，是在试坑或钻孔中模拟天然地基条件施加垂直荷载，观测沉降与荷载的关系。根据荷载与沉降关系曲线确定地基土体的承载力和计算变形模量。②旁压试验，是将旁压器安置在钻孔中，通入高压水使旁压器向孔壁施加水平压力，孔壁土体发生变形，测量压力与孔壁土体的变形，绘出压力-变形曲线,并据以求得地基承载力。③十字板剪切试验,是将十字板头（由4块矩形钢板呈十字形焊接在轴杆上）压入钻孔中，等速转动轴杆带动十字板头，根据对所施加的纯扭矩与土体对十字板头的阻抗力矩相平衡的原理，计算土体的抗剪强度。此种试验仅适用于饱水的粘性土。④触探，是将一定形状的特制探头压入或用重锤击入钻孔孔底，根据土体对探头贯入的阻抗力，求得土体的某些工程地质参数。用静力将锥形探头压入土体中的为静力触探，由试验可直接测得贯入阻力以及锥头阻力和侧壁摩擦力。利用它们可以对土体分层，确定土体的承载力，或者通过经验关系或估算粘性土体的压缩变形指标、饱水粘性土体的抗剪强度以及砂土的密实度等。用一定质量的重锤将锥形探头击入土体中的为动力触探。动力触探以一定落矩将探头击入土体中一定深度所需要的锤击数为主要指标。标准贯入试验实质上是一种管状探头（常称为标准贯入器）的动力触探。根据不同类型动力触探的锤击数，可以确定不同类型土体的地基承载力，或者通过经验关系，估算粘性土和砂土的抗剪强度，以及粘性土的压缩变形指标，判断粘性土的稠度状态以及砂土的密实度和振动液化的可能性。

在工程实践中，关于试验的类型、项目、条件和方法的选定，取决于拟建建筑物的类型和规模，岩、土体的工程地质类型，以及建筑物建成后岩、土体实际的存在条件。2100433B

一般在实验室内进行，主要测定：①表征岩、土结构和成分的指标。如岩石的密度、吸水率和饱和吸水率等；土的粒度级配、天然含水率、密度、液限和塑限、胀缩性指标、崩解性指标、毛管水上升高度等。②渗透性指标。③变形性能和强度指标。变形指标，如岩石的各种模量以及土的压缩系数和变形模量；强度指标，如岩石的单轴抗压强度和抗拉强度以及岩、土的内摩擦角和内聚力。测定岩、土内摩擦角和内聚力的剪切试验，分为直剪试验和三轴剪切试验。前者是试样在不同的压应力作用下直接施加剪应力，并使之沿预定的面发生剪切变形直至破坏。后者是在不同的围压（中间主应力和小主应力）下测量试样破坏时的轴向应力（大主应力）。三轴试验又有等围压和不等围压的、静力的和动力的几种方法。

在室内岩土试验室使用的，用来对土和岩石的力学性质进行检测的仪器就叫岩土试验仪器。室内岩土试验仪器因为科技含量较高，通常用于科研的研究性仪器都是进口的。

英国GDS高级土工仪器

国内使用最多土工仪器是英国GDS，国内逾百家著名高校和科研院所在使用GDS，是科研级土工仪器第一品牌。

种类包括：三轴仪、静三轴仪（应变控制式三轴仪、全自动三轴仪）、动三轴仪、真三轴仪、可燃冰三轴仪、非饱和土三轴仪、大型三轴仪、固结仪、空心圆柱扭剪仪、共振柱、动单剪仪、直剪仪、岩土试验软件等。

Geo-experts应力相关的土水特征曲线压力板仪及双压力室土水特征曲线三轴仪等也是使用较好的土工仪器。

岩石实验仪器

国内口碑较好的岩石试验仪器有法国TOP INDUSTRIE岩石三轴流变仪、瑞士W B高刚度岩石三轴试验机、英国Broadbent岩土离心机等。2100433B

按照国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）规定，土工试验主要方法包括：

（1）烘干法：测含水量

（2）环刀法、灌砂法：测密度

（3）比重瓶法：测土粒比重

（4）平衡锥式液限仪法、液塑限联合测定仪法：测界限含水量

（5）击实试验：测最佳含水量

（6）渗透试验：测渗透系数

（7）直接剪切试验：测剪切强度

（8）三轴试验、无侧限抗压强度试验：测土样力学强度

（9）固结试验：测土体固结性能

岩石的力学性质研究主要包括两方面，分别是岩石强度及岩石变形性质研究。

1、岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。实验内容包括四方面，如下：

a.单向抗压强度

b.单向抗拉强度

c.剪切强度

d.三轴抗压强度

具体定义为：

（1）岩石单轴抗压强度的测定

岩石在单轴压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力称为岩石的单轴抗压强度(Uniaxial compressive strength)，或称为非限制性抗压强度(unconfined compressive strength)。计算公式σc=P/A

（2）岩石单轴抗拉强度的测定

岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力称为岩石的单轴抗拉强度(Tensile strength) 。试件在拉伸荷载作用下的破坏通常是沿其横截面的断裂破坏，岩石的拉伸破坏试验分直接试验和间接试验两类。

（3）岩石凝聚力及内摩擦角的测定（抗剪强度试验）

岩石在剪切荷载作用下达到破坏前所能承受的最大剪应力称为岩石的抗剪切强度（Shear strength）。

剪切强度试验分为非限制性剪切强度试验（Unconfined shear strength test）和限制性剪切强度试验（Confined shear strength test）二类。

非限制性剪切试验在剪切面上只有剪应力存在，没有正应力存在；限制性剪切试验在剪切面上除了存在剪应力外，还存在正应力。

（4）三轴抗压强度试验

岩石在三向压缩荷载作用下，达到破坏时所能承受的最大压应力称为岩石的三轴抗压强度(Triaxial compressive strength)。

与单轴压缩试验相比，试件除受轴向压力外，还受侧向压力。侧向压力限制试件的横向变形，因而三轴试验是限制性抗压强度(confined compressive strength)试验。

2、岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。实验内容包括四方面，如下：

a.单向压缩变形

b.反复加载变形

c.三轴压缩变形

d.剪切变形

岩石在荷载作用下，首先发生的物理力学现象是变形。随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。

岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。