3高等岩石力学-地应力测量.pptVIP

　　　　辽宁科技大学;第三章 地应力及其测量;3.1 地应力成因及基本规律;　地应力：存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。也称岩体初始应力、原岩应力或绝对应力。;二、地应力认识的历史;二、地应力认识的历史;二、地应力认识的历史;二、地应力认识的历史;二、地应力认识的历史;三、地应力的成因;三、地应力的成因;三、地应力的成因;三、地应力的成因;三、地应力的成因;三、地应力的成因;三、地应力分布的基本规律;三、地应力分布的基本规律;三、地应力分布的基本规律;　深度不大的情况下，σh,av／σv的值相当分散。随着深度 增加，该值的 变化范围逐步 缩小，并向1 附近集中，这 说明在地壳深 部有可能出现 静水压力状态 的情况。;四、地应力测量方法分类;　直接测量法是由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。 　扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法均属直接测量法，其中水压致裂法目前的应用最为广泛，声发射法次之。;　间接测量法是借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形或应变、岩体的密度、渗透性、吸水性、电阻、电容，弹性波传播速度等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。 　套孔应力解除法是目前国内外应用最普遍、发展较成熟的一种地应力间接测量方法。;　第3.1节结束，谢谢！;3.2 地应力的直接测量法;一、水压致裂法;　一个位于无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场(σ1，σ2)的作用，离开钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态，钻孔周围岩体的应力可由弹性力学理论求得。;钻孔周围岩体内应力 (Kirsch.G-基尔斯解);钻孔周边（r=R)的应力：;水压致裂系统是将钻孔某段封隔起来，并向该段钻孔注入高压水。;　水压超过3σ2－σ1和岩石抗拉强度σt之和后，在θ＝0°处，也即σl所在方位将发生孔壁开裂，设钻孔壁发生初始开裂时的水压为Pi，则有:;　如果继续向封闭段注入高压水，使裂隙进一步扩展，当裂隙??度达到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记为Ps，Ps应和原岩应力σ2相平衡，即:;　钻孔中存在裂隙水时，如封隔段处的裂隙水压力为P0，则:;水压致裂应力 测量系统示意图 1记录仪；2、高压泵；3流量计；4压力计；5高压钢管；6高压胶管；7压力表；8泵；9封隔器；10压裂段;　在整个加压过程中，同时记录压力—时间曲线图和流量—时间曲线图。;　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。前三种方法代价昂贵，操作复杂。使用印模器则比较简便，实用。;测量方法评述;测量方法评述;二、声发射法;　从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点，该点对应的应力即为材料先前受到的最大应力。 　很多人通过试验证明，许多岩石如花岗岩、大理岩、石英岩、砂岩、安山岩、辉长岩、闪长岩、片麻岩、辉绿岩、灰岩、砾岩等也具有显著的凯泽效应。;二、声发射法; 根据凯泽效应定义，用声发射法测得的是取样点的先存最大应力，而非现今地应力。 　但也有一些人对此持相反意见，并提出了“视凯泽效应”的概念，认为声发射可获得两个凯泽点，一个对应于引起岩石饱和残余应变的应力，它与现今应力场一致，比历史最高应力值低．因此称为视凯泽点，在视凯泽点之后，还可获得另一个真正的凯泽点，它对应于历史最高应力。;　由于声发射与弹性波传播有关，所以高强度的脆性岩石有较明显的声发射凯泽效应出现，而多孔隙低强度及塑性岩体的凯泽效应不明显，所以不能用声发射法测定比较软弱疏松岩体中的应力。;　第3.2节结束，谢谢！;　 3.3 地应力的间接测量法;一、全应力解除的技术要求;　 第一步：从岩体表面，一般是从地下巷道、隧道、峒室或其他开挖体的表面向岩 体内部打大孔，直至需要测量岩体应力的部位。;　 大孔直径为下一步即将打的用于安装探头的小孔直径的3倍以上，小孔直径一般为36～38mm，因此大孔直径一般为130～150mm。 　大孔深度为巷道、隧道或已开挖峒室跨度的2.5倍以上，从而保证测点是未受岩体开挖扰动的原岩应力区，峒室的跨度越大所需的大孔深度也就越大。;　测量应尽可能选择在跨度较小的开挖空间中进行，避免将测点安排在叉道口或其他开挖扰动大的地点。 为便于安装测试探头，大孔要保持一定的同心度，在钻进过程中需有导向装置。 大孔钻完后需将孔底磨乎，并打出锥形孔，以利下一步钻同心小孔，清洗钻孔和使探头顺利进入小孔。;　第二步：从大孔底打同心小孔，供安装探头用，小孔直径由所选用的探头直径决定，一般为36～38mm，小孔深度一般