岩体初始应力的量测方法
zsd_7152779488
2022年09月14日 13:59:15
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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 。

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;

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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。

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