利用岩石声发射凯塞效应测定岩体地应力.pdfVIP

JournalofEngineeringGeology 工程地质学报 1004—9665／2008／16(6)-0833-06 利用岩石声发射凯塞效应测定岩体地应力 李 曼 秦四清 马 平 孙 强 (中国科学院工程地质力学重点实验室 北京 100029) 摘 要 将砂岩在整个变形阶段的声发射信号特征可划分为加载初期、压密阶段、裂纹稳定扩展阶段、裂纹非稳定扩展阶段、 砂岩破坏阶段5部分。利用岩样声发射信号的特征 ，确定出岩石的凯塞效应点与其裂纹稳定扩展阶段的起始点相对应，并进 一 步得出岩石凯塞效应点的上限为裂纹稳定扩展阶段的终点，裂纹非稳定扩展阶段的起始点。凯塞效应点受岩样两端面的 平行度、压机加载速率等有关 ，岩样端面不平整 ，在加载初期会有强烈的声发射信号；压机加载速率过大，声发射信号可能显 示不出来或被后续更强的声发射信号所掩盖。计算出深度为670m处巷道周围天然应力3个主应力的大小和方向，与在现场 用应力解除法和水压致裂法测得的天然应力相比，其数值基本一致，但方向存在一定的偏差。 关键词 声发射 凯塞效应点 裂纹稳定扩展阶段 裂纹非稳定扩展阶段 主应力 中图分类号：P642 文献标识码：A IN —SITU STRESSM EASUREM ENT W ITH KAISER EFFECT oF RoCK A- CoUSTIC EMISSION LIMan QINSiqing MAPing SUNQiang (KeyLaboratoryofEngineeringGeomechanics。ChineseAcademyofSciencesIBering 100029) Abstract Thispaperclassifiestheacousticemissionsofsandstoneintofivestagesaccordingtothedifferentde- formationstages．Theyarethepreliminarystageofloading。thedensity stage，thecrackstablegrowth stage，the crackunsteadyrgowthstageandthedamagestage．Accordingtodistinctacousticemissionofeachstage，itisfound thattheKaiserpointisrelevantwiththestartingpointofcrackstablergowthstage．Th epaperfurtherpresentsthat theupperlimitofKaiserpointsistheend—pointofcrack stablergowthstage-oristheinitialpointofcrackan— steadygrowthstage．TheKaiserpointisaffectedbymanyfactorssuch asparallelism betweentwoplanesofrock sampleandloadingrateofpressmachine．Ifhteplanesofrocksamplearenotfiat，strongacousticemissionmay occuratpreliminarystageofloading．Ifloadingrateisbigger，theremaynotbeacousticemissionortheacoustice— mission iscoveredupbylattersignals．Thepapercalculatesthevaluesanddirectionsofthethreeprincipalstresses ofrgoundstressat670m depth below．Comparedwith fieldstress—reliefmethodandhydraulicfracturingtech— nique，thethreeprincipalvalueswerebasicallyconsistent-buttheirdirectionswerenotwhollyequa1． Keywords Acousticemission，Kaiserpoint，Crackstablergowthstage，Crackunsteadygrowth-Principal stress + 收稿 日期：2008—04—21；收到修改稿 日期：2008—09—18． 第一作者简介：李曼，工程地质、岩土工程专业．Email：digo