4.2地应力测量方法摘要.ppt

4.2.1 扁千斤顶法 4.2.2 刚性包体应力记法 4.2.3 水压致裂法 4.2.4 声发射法 （2）加液压将孔壁压裂与重开 ①P0-孔隙水压力或地下水压力 ②Pb-初始压裂压力 ③Ps-稳定开裂压力 ④Ps0-关闭压力 ⑤Pb0-重张压力 各特征压力的物理意义 ①P0-岩体内孔隙水压力或地下水压力 ②Pb-注入钻孔内液压将孔壁压裂的初始压裂压力 ③Ps-液体进入岩体内连续的将岩体劈裂的液压，称为稳定开裂压力 ④Ps0-关泵后压力表上保持的压力，称为关闭压力。如围岩渗透性大，该压力将逐渐衰减 ⑤Pb0-停泵后重新开泵将裂缝压开的压力，称为开启压力 4.3.1 应力解除法的基本原理 4.3.2 孔径变形法 4.3.3 孔壁应变法 4.3.4 空心包体法简介 3、应变花种类 （二） 应力解除方法 （2） 孔壁应变花布置 （3） 钻孔围岩应力分布公式 空心包体应变计法： 国际岩石力学学会推荐使用的地应力测量方法 目前使用最为广泛的地应力测量方法 测量技术和计算理论比较成熟的方法 精度相对较高的地应力测量方法 A、直角应变花 α1 ＝ 00，α2 ＝ 450，α3 ＝ 900 将εx,εy,γxy 代入(3)式得： (4) 将ε1,ε3,α0 代入(1)式求出主应力σ1 ,σ3 ： (5) 4.3.1 应力解除法的基本原理 B、等角应变花 α1＝00，α2＝600，α3＝1200 由上式可解得εx,εy,γxy ，并将其代入(3)式得： (7) (6) 4.3.1 应力解除法的基本原理 将（7）式 代入(1)式得： 注意：按上式方法计算得出的σ1 ，σ3 是平面状态下（钻孔断面内）的次主应力，而不是该点的主应力。 次主应力：是某坐标面内两个正应力的极值，一般不等于主应力；次主应力面上仍有剪应力；只有在三个正交的平面上的剪应力都为零时，次主应力才等于主应力。 (8) 4.3.1 应力解除法的基本原理 孔底应力解除法测定岩体应力的步骤： 1、打大孔至测点，磨平孔底。 2、从大孔底打同心小孔。 3、在孔底粘贴电阻应变花探头。 4、解除应力，测量其应变。 5、取出岩心，测其弹性参数。 6、计算岩体应力。 4.3.1 应力解除法的基本原理 对于等角应变花，孔底平面内的应力按下式计算： 4.3.1 应力解除法的基本原理 对于直角应变花，孔底平面内的应力按下式计算： σ’x ,σ’y ,σ’z ,τ’xy为孔底平面上开挖扰动的次主应力。 (9) 4.3.1 应力解除法的基本原理 孔底平面位置处的原岩应力按下式经验公式计算： 式中：σx，σy，σz为孔底的原岩应力。其中，a,b,c,d系数无理论解，只有通过实验或数值分析求得。不同的研究者给出不同的值，古德曼解值： (9) 4.3.1 应力解除法的基本原理 孔底应力解除法的评价 优点：解除岩心短，不需要打很长的套孔岩心，适用于完整性差的岩体。 缺点：采用孔底应力解除时，单孔不能确定岩体应力的六个分量，必须进行三孔测定，才能确定岩体的原岩应力；无理论计算公式，只能用经验公式计算岩体的三维应力。 4.3.1 应力解除法的基本原理 孔径变形法通过测定钻孔孔径变形求解岩体应力，其应力解除工序为： 1、打大孔至测点，磨平孔底。 2、打同心小孔，安装孔径变形计探头。 3、延伸大钻孔解除应力，同时测量孔径变形。 4、取出岩心，测其弹性参数E、μ。 5、计算岩体应力。 4.3.2 孔径变形法 假定孔径变形计探头的三个触头相对于岩体应力σ1 的夹角为θ1、θ2、θ3，测得的孔径变形分别为u1、u2、u3,孔壁径向位移为其1/2。 4.3.2 孔径变形法 由弹性力学公式，在二向应力σ1、σ3的作用下，无限大平板内圆孔周边径向位移 u 的计算公式为： 平面应力： 平面应变： 式中：d——圆孔直径；u——圆孔周边的径向位移； θ——u的方向与σ1的夹角。 4.3.2 孔径变形法 当θ1，θ2，θ3的间隔为600时，按下式计算岩体应力： 如果（d)式成立，则θ1为σ1 ’ 与u1的夹角，否则为σ2 ’ 与u1的夹角。 上式中的K，对于浅孔，可作平面应力问题处理，K=d/E ;对于深孔，可作平面应变问题处理，K=（1－μ2)d/E .其中d为钻孔直径，μ为岩石的泊松比。 (10) 4.3.2 孔径变形法 当θ1，θ2，θ3的间隔为450时，按下式计算岩体应力： 如果（d)式成立，则θ1为σ1 ’ 与u1的夹角，否则为σ2 ’ 与u1的夹角。 上式中的K，对于浅孔，可作平面应力问题处理，K=d/E ; 对于深孔，可作平面应变问题处理，K=（1－μ2)d/E .其中d为钻孔直径，μ为岩石的泊松比。 (11) 4.3.2 孔径