[理学]3高等岩石力学-地应力测量.pptVIP

三、孔底应变法 1、CSIR门塞式孔底应变计 　主体是一个橡胶质的圆柱体，其端部粘贴着三支电阻应变片，相互间隔45°，组成一个直角应变花，橡胶圆柱外面有一个硬塑料制的外壳，应变片的导线通过插头连接到应变测量仪器。该应变计适用于直径大于36mm的钻孔。 三、孔底应变法 2、CSIR门塞式孔底应变计计算公式： 　测得的三个应变值ε0、ε45、ε90，则孔底平面上在未套孔前的应力状态： 　钻孔中存在裂隙水时，如封隔段处的裂隙水压力为P0，则: 前式计算需知道封隔段岩石的抗拉强度，往往很困难。为此在水压致裂试验中增加一个环节，开始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记裂隙重开时的压力为Pr，则有: 一、水压致裂法 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 一、水压致裂法 　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。 　使用适当的方法从压力—时间曲线图可以确定Pi、Ps值；从流量—时间曲线图可以判断裂隙扩展的深度。 一、水压致裂法 　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。 一、水压致裂法 测量方法评述 水压致裂法只能确定垂直于钻孔平面内的最大和最小主应力的大小和方向，从原理上讲是一种二维应力测量方法。 　水压致裂法认为开裂发生在钻孔壁切向应力最小的部位，即平行于最大主应力方向，这是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设，水压致裂法较为适用于完整的脆性岩石中。 一、水压致裂法 测量方法评述 　水压致裂法的突出优点是能测量深部应力，已见报道的最大测深为5000m，这是其他方法所不能做到的。因此这种方法可用来测量深部地壳的构造应力场。　 一、水压致裂法 二、声发射法 　材料在受到外荷载作用时，其内部贮存的应变能快速释放产生弹性波，发生声响，称为声发射。 　1950年，德国人凯泽(J．Kaiser)发现多晶金属的应力从其历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先前最大应力值时，很少有声发射产生，而当应力达到和超过历史最高水平后，则大量产生声发射，这一现象叫做凯泽效应。 　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 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。 二、声发射法 　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。 二、声发射法 　 3.3 地应力的间接测量法 一、全应力解除的技术要求 　全应力解除法是使测点岩体完全脱离地应力作用的方法。 　通常采用套钻的方法实现套孔岩芯的完全应力解除，因而也称套孔应力解除法。 　套孔应力解除法有：孔径变形法、孔底应变法和孔壁应变法（空心包体应变法）和实心包体应变法等。 　 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。 一、全应力解除的技术要求 　 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。 一、全应力解除的技术要求 　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。 一、全应力解除的技术要求 　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，小孔深度一般为孔径的10倍左右，从而保证小孔中央部位处于平面应变状态。小孔打完后 需放水冲洗小孔，保 证小孔中没有