岩体初始应力的量测方法

发布于：2022-09-14 13:59:14 来自：建筑结构/结构资料库 [复制转发]

岩体应力现场测量的目的：了解岩体中存在的应力大小和方向．从而为分析岩体工程的受力状态以便为支护及岩体加固提供依据。岩体应力测量还是预报岩体失稳破坏以及预报岩爆的有力工具。

１．应力解除法

应力解除法既可量测洞室周围较浅部分的岩体应力，又可量测岩体深部的应力。

应力解除法基本原理是：当需要测定岩体中某点的应力状态时．人为地将该处的岩体单元与周围岩体分离，此时，岩体单元所受的应力将被解除．同时．该单元体的几何尺寸产生弹性恢复。应用一定的仪器．测定这种弹性恢复的应变值或变形值，于是就可以借助弹性理论计算出原岩应力。

为了测定距边墙表面深度为Z处的应力-----

1）深度为Z的钻孔；

2）钻头将孔底磨平、磨光；

3）贴上电阻应变片；

4）“套钻”掏槽（槽深约5cm左右）；

5）应力解除，岩芯也就产生相应的变形。

２．应力恢复法

利用应力恢复法量测岩体表面应力时

1）在岩体表面沿不同方向安置三个应变计。

2）初始读数；

3）与所测应力相垂直的方向开挖一狭长槽；

4）装千斤顶于槽中；

5）三个应变计读数恢复到挖槽之前的数值，千斤顶施加单位压力；

３．水压致裂法

水压致裂法在20世纪50年代被广泛应用于油田，通过在钻井中制造人工的裂隙来提高石油的产量。哈伯特（M. K. Hubbert）和威利斯（D. G. Willis）在实践中发现了水压致裂裂隙和原岩应力之间的关系。这一发现又被费尔赫斯特（C.Fairhurst）和海姆森（B. C. Haimson）用于地应力测量。

水压致裂法的具体测量步骤简述如下：

1) 首先打钻孔到准备测量应力的部位，并将钻孔中待加压段用封隔器密封起来。

2) 向隔离段注射高压水，直至孔壁出现开裂，获得初始开裂压力Pi；然后继续施加水压以扩张裂隙，当裂隙扩张至3倍直径深度时，关闭高水压系统，保持水压恒定；此时的应力称为关闭压力，记为Ps；最后卸压，使裂隙闭合。

3) 重新向密封段注射高压水，使裂隙重新打开并记下裂隙重开时的压力Pr和随后的恒定关闭压力Ps，重复2-3次。

4) 将封隔器完全卸压，连同加压管等全部设备从钻孔中取出。

5) 测量水压致裂裂隙和钻孔试验段天然节理、裂隙的位置、方向和大小。测量可以采用井下摄影机、井下电视、井下光学望远镜或印模器，使用印模器则比较简单经济。