地应力测量方法文献综述

合集下载

4、岩体地应力及其测量方法

4、岩体地应力及其测量方法

4.1地应力成因组成及影响因素-1
p
1、地应力基本概念
存在于岩体中的未受扰动的自然应力,或称原岩应力。工 程进行后应力受到影响而产生二次分布,重新分布后的应 力为二次应力或诱导应力。
p
2、地应力的成因、组成影响因素
①地应力成因 1878年瑞典地质学家海姆提出静水压力概念; 1926年前苏联学者金尼克修正了海姆静水压力公式,提 出侧压力与正压力的关系为:
岩石力学
第四章:岩体地应力及其测量方法
4.1概述
岩体介质有别于其他任何介质的主要特征在于,岩体内部 应力和自重及地质构造运动有着密不可分的联系。受其影 响导致岩体内部初始应力场分布相当复杂。 在工程荷载作用下, 岩体内部应力重新分 布导致工程产生变形 和破坏,所以了解初 始应力场在岩体内分 布情况就显得非常重 要。
4.3高应力区特征-16
4.3高应力区特征-17
p
2、岩爆及其防治措施
②岩爆类型、性质及特点 岩爆一般具有如下特征: 爆裂声有强有弱;弹射基本上是弱弹射到无弹射;爆落岩 石有体积较大的岩块和小体积的贝壳状岩片;爆落形成的 爆坑有直角、阶梯形和窝型;岩爆发生的部位有一次性的 也有重复性的;从岩爆声响到岩石爆落的时间间隔方面可 分为速爆型和滞后型;从岩爆坑沿洞轴方向连续分布情况 看有连续型、断续型和零星型。
4.4地应力测量方法-26
p
2、水压致裂法
①测量原理 当大主应力方向上的切应力达到超过岩石的抗拉强度时, 钻孔周围岩石会被拉裂: 即:σ θ = (σ 1 + σ 2 ) − 2 (σ 1 − σ 2 ) cos 2ϕ − Pb ≤ −σ t 此时角度 ϕ 为0°或180°,上式可转化为:
3σ 2 − σ 1 − Pb + σ t = 0

地应力的测量方法

地应力的测量方法

地应力的测量方法
嘿,朋友们!今天咱来聊聊地应力的测量方法,这可真是个有趣又重要的事儿呢!
你想想看,地应力就像是大地的“脾气”,咱得搞清楚它是怎么个情况,才能更好地和大地打交道呀!那怎么测量这大地的“脾气”呢?
有一种方法叫水压致裂法,就好像给大地来个“温柔的挑战”。

通过向钻孔里注水,然后观察岩石的反应,就像试探一个人对不同事情的反应一样,是不是挺有意思?这种方法能比较直接地得到一些关键信息呢。

还有一种叫应力解除法,这就像是给大地“松松绑”。

先把岩石周围的束缚慢慢解除,然后看它会有什么变化,从而了解它原来承受着多大的应力。

就好像你一直背着很重的包,突然把包放下,那一下子的轻松感,就是我们要去捕捉的。

声发射法也不错哦!就像是听大地“说话”。

岩石在受力的时候会发出一些微小的声音,我们就通过这些声音来推断地应力的情况。

这就好比你能从一个人的语气中听出他的心情一样。

那这些方法难不难呢?其实也没那么可怕啦!只要咱认真去学,去实践,肯定能掌握的。

就像学骑自行车一样,一开始可能会摇摇晃晃,但多练几次不就会了嘛!
测量地应力可不能马虎,这关系到很多工程的安全呢!要是没搞清楚
地应力,那盖房子、修隧道啥的,说不定就会出问题哦,那可不得了!所以啊,我们得重视起来,把这些方法学好、用好。

大家想想,要是我们能准确地知道地应力的大小和方向,那不是能让我们的工程建设更顺利、更安全吗?那多有成就感呀!所以说,地应力的测量方法可真是太重要啦,我们可得好好研究研究呢!总之,地应力的测量方法是我们了解大地的重要途径,让我们一起努力,把这个神秘的领域搞清楚吧!
原创不易,请尊重原创,谢谢!。

深层地应力测量新方法

深层地应力测量新方法
假设岩石未受力作用时,均匀各向同性,在应 力场作用下,裂缝性孔隙受到不同程度的压缩,最 大水平主应力方向受到最大程度压缩,而最小水平 地应力方向受到最小程度压缩。当岩芯被钻取时, 岩芯发生应力卸载,岩芯内的孔隙在水平各个方向 恢复的程度不同,反应到声波速度,即为沿原最大 水平主应力方向上卸载程度最大,所以,沿原最大 水平主应力方向有最小声波速度,而沿原最小水平 主应力方向有最大声波速度[10]。
• 2357 •
σ H = σ KH + αPp ⎪⎫
σh
= σ Kh
+ αPp
⎬ ⎪⎭
(2)
式 中 : σ H,σ h 分 别为 最 大、 最小 水 平地 应力 ; σ KH,σ Kh 分别为最大、最小水平地应力相对方向上 的 Kaiser 点应力;Pp 为孔隙压力;α 为有效应力系数。
图 2 试样 2 水平各个方向波速测试结果 Fig.2 Measurment result of acoustic velocity around core
通过对下第三系底部岩芯进行声发射 Kaiser 效 应实验,获得 Kaiser 点应力与围压之间的关系式[9]:
σ pc = σ 0 + 3.745 6 pc + 8.41
(3)
取侏罗系 3 880.12,3 882.65,3 884.07, 3 887.85 m 处地层薄片岩芯,进行波速测试,测得 4 组试样水平各个方向上的速度大小(图 1~4),获得
Abstract A new method is presented for measurement of in-situ stresses at great depth,which is based on the experimental research on anisotropy of acoustic velocity and Kaiser effect of acoustic emission for deep formation cores. The different magnitude of acoustic velocity around the surface of core cylinder is caused by the different degree of unloading on the core. The magnitude of acoustic velocity is the minimum in the direction of maximum in-situ stress,and the maximum in the direction of minimum stress. Based on this principle,the relative position of the maximum and minimum horizontal principal in-situ stresses can be determined. Then the acoustic emission experiments are performed on the two core samples drilled from the certain position,and the horizontal in-situ stress state is determined. The advantage of this method is that the experiment can be performed on thin layer core instead of an integral core of 15 cm long without any fracture,and can improve measurement of in-situ stresses at great depth. Key words petroleum engineering,in-situ stress measurement,Kaiser effect,anisotropy of acoustic velocity, core,safe mud density

地应力测量方法及其需要注意的问题

地应力测量方法及其需要注意的问题

地应力测量方法及其需要注意的问题地应力是指存在于地壳中的内应力。

主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。

地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。

地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用,近年来随着我国社会经济的持续快速发展,我国水电领域工程建设保持着较快增长势头,工程建设地点向江河源头、高山峡谷地带延伸,工程建设内容往往包含深埋长深隧道,大跨度、大尺度地下厂房等,在这种情况下,我国地应力测试事业也取得了长足的进步,各种试验手段、测试方法层出不穷,并取得一定的成果。

1地应力测量方法1.1 应力解除法应力解除法是以弹性理论为基础,它把一定范围内的岩体视为均质的、各向同性的完全弹性体。

这一测量方法的实质是在被测虚力场的岩体中选定测点,在测点位置安设测量元件,然后在所安装的测量元件周围掏槽或套孔,使安设有测量元件的岩石与周围岩体分离,也就是使这一部分岩石从被测应力场作用之下解脱出来。

此时,测点岩石将由于外力的消失而产生弹性恢复变形。

通过测量元件将这一变形记录下来,即可按弹性理论来确定被测应力场的3个主应力的大小、方向和倾角。

应力解除法测量地应力的方法有:孔底应变计、孔径应变计、孔壁应变计、空心包体应力计等方法,其中孔底应变计、孔径应变计只能测出二维应力,若用它测三维应力,则需要打交于一点互不平行的三个钻孔。

采用孔壁应变计和特殊制作的空心包体式孔壁的应力计只需要打1个钻孔就可测出三维应力。

1949年奥尔森(O.J.Olson)第一次将应力解除法用于岩石应力测试以来,套孔应力解除法发展为技术上比较成熟的一种原岩应力测量方法。

套孔应力解除法具有测量灵敏度高、测量结果可靠、可以在深孔中进行测量测点的三维应力状态(需要利用三孔交汇的方法)等特点。

因此,利用套孔应力解除法可以较为准确地测量矿山岩体的原岩应力。

7 地应力特征及测试

7 地应力特征及测试

应力解除测量地应力的方法
孔底应变法
假定钻孔方向与某一 主应力方向一致。测 得孔底平面3个方向 的正应变,确定主应
变和方向,再利用虎
克定律确定主应力。
应力解除:孔壁应变法
各种变形测量元件 或传感器
空心包体 传感器
12 个
应变片 计算孔边 的应变, 再换算原 岩应力。 成功率较低。 什么叫成功?
应力解除测量地应力的方法
a t
围压率定试验
应力解除测量地应力的方法
应力解除测量地应力的方法:孔径变形
应力解除测量地应力的方法:孔径变形
应力解除测量地应力的方法:孔径变形
应力解除测量地应力的方法:孔径变形
应力解除测量地应力的方法:孔径变形
声发射测量地应力
原理:岩石内 部产生破坏时 会产生声音。
据此可以确定 岩石历史上经 历的最大应力
地应力的主要特征
(1) 一个主应力通常接近于竖直方向,另两个 主应力接近于水平方向; (2) 竖直主应力接近于上覆岩层的重量;
地应力的主要特征
(1) 一个主应力通常接近于竖直方向,另两个 主应力接近于水平方向; (2) 竖直主应力接近于上覆岩层的重量; (3) 岩体工程的深度范围内最大主应力通常 在水平方向;
一些钻孔呈椭圆型,破坏域侧向角的大小主要受 岩石的强度参数及水平应力的控制
高地应力地区的主要岩体力学问题
地应力高低判断与岩石的强度有关 高地应力岩体的一些特殊现象 (1) 岩心饼化,钻孔缩径,钻孔崩落
(2) 岩爆,矿柱岩爆,突出
岩爆及其防治措施
围压强度比小于 7 之后岩石可能发生突然、剧 烈的失稳破坏,即岩爆 岩爆可分为
σ
P 3 h H T P0 b Pb 3 h H (T P0 )

第5章 地应力及其测量

第5章 地应力及其测量

四、研究原岩应力的意义 在岩体内或在岩基上修造建筑物时,由于施工开挖,改变 了岩体的边界条件,从而引起岩体应力的重分布,形成新 的应力状态,这会产生岩体的变形或破坏。在岩体应力重 分布的新情况下,再加上建筑物的各种荷载(如自重、水 压力等),岩体内各质点的应力必然会随之而发生变化, 这会导致新的破坏因素的出现。因此在工程实践中,进行 岩体工程稳定性分析时,原岩应力是必需的基本资料。 原岩应力是客观存在的,问题在于工程设计中如何正确地 认识它、适应它、甚至利用它,从而使工程达到既安全又 经济的效果。

地幔热对流引起的应力场
由硅镁质组成的地幔因温度很高,具有可塑性,并可以上 下对流和蠕动。当地幔深处的上升流到达地幔顶部时,就 分为二股方向相反的平流,经一定流程直到与另一对流圈 的反向平流相遇,一起转为下降流,回到地球深处,形成 一个封闭的循环体系 地幔热对流引起地壳下面的水平切向应力,在亚洲形成由 孟加拉湾一直延伸到贝加尔湖的最低重力槽,它是一个有 拉伸特点的带状区 我国从西昌、攀枝花到昆明的裂谷正位于这一地区,该裂 谷区有一个以西藏中部为中心的上升流的大对流环。在华 北—山西地堑有一个下降流,由于地幔物质的下降,引起 很大的水平挤压应力
坚硬完整的岩体,如果天然应力很高,聚集着大量的能量。在地下 洞室开挖过程中,围岩应力较大的部位被挤压到超过岩石的弹性限 度,积聚的能量会突然释放出来,先是撕裂声,随即就是爆炸声, 石片飞散,体积大者就地坠落,体积小者,则弹射出来,这就是岩 爆现象。强大的原岩应力是构成岩爆现象的决定性因素,因此,埋 深较大的地下洞室,在设计和施工中应慎重对待,并采取一些防治 措施。例如,注意导坑和洞室的断面形状,以避免强烈的应力集中 区;衬砌以采用混凝土为宜,而不用砌石圬工和装配式结构;加强 临时支护和危石的清理,认真观察围岩动态,如发现撕裂声,应立 即撤离人员与机具,目前已有一些工程采用声发射仪进行探测。岩 爆地段在开挖完成后,应立即进行衬砌浇筑,围岩不宜暴露时间过 长,并尽可能采用早强混凝土和适当延迟拆模。 (二)原岩应力对地面工程的影响 在岩基上修筑大坝,由于基坑开挖的减荷作用,将会引起坑底岩体 发生回弹隆起或坑壁岩层移动。这种岩体变形,在水平主应力较大, 岩体中存在着接近于水平产状的软弱面时特别显著。这不仅使岩体 的工程性质恶化,而且还会影响未来建筑物的受力状态和稳定。

利用声发射测地应力的试验方法

利用声发射测地应力的试验方法《利用声发射测地应力的试验方法》引言:声发射测地应力是一种非破坏性的试验方法,在工程领域中具有重要的应用价值。

本文将介绍利用声发射测地应力进行试验的方法和步骤,以期为相关研究和应用提供参考。

一、声发射测地应力的概念声发射是指物体的微小应变引起的能量释放,并通过固体、液体或气体介质传播,以声波的形式被接收和记录。

测地应力是指地球中已存在的应力状态。

声发射测地应力试验是通过监测地下岩石或构造体中的应力释放来确定地下地壳的变形和构造应力状态。

二、试验前的准备工作1. 确定试验目的和对象:明确需要测量的地质岩石或构造体,明确试验的目的和要求。

2. 设计检测装置:根据试验目的和技术要求,设计和选购适当的声发射检测设备。

3. 安装检测设备:根据试验需求,将声发射检测设备安装在试验对象上或周围,确保固定牢固。

三、试验操作步骤1. 试验前的环境准备:确保试验区域的环境安全,并清理试验对象表面的杂物。

2. 试验前的基准记录:在试验开始之前,记录试验对象的初始状态,包括尺寸、形状、应力状态等。

3. 确定试验参数:根据试验目的,确定声发射检测设备的灵敏度、采样频率等参数。

4. 开始试验:施加适当的应力或负荷到试验对象,并记录声发射事件的发生和强度。

5. 数据记录与分析:根据声发射事件的发生时间、位置和强度,进行数据的记录和分析,以获得地下地壳的应力状态。

四、试验注意事项1. 安全措施:在试验过程中,应注意安全,避免发生人身伤害或设备损失。

2. 环境控制:试验应在相对稳定、低噪声的环境中进行,以保证数据的准确性和可靠性。

3. 参考标准:根据国内外相关标准和规范,制定试验操作规程和数据处理方法。

结论:利用声发射测地应力的试验方法是一种有效获取地下地壳应力状态的手段。

通过合理的试验设计、操作和数据分析,可以获得地下岩石或构造体的应力释放信息,为地质勘探、工程设计和环境监测等领域提供重要参考。

而在实际应用中,还需要进一步研究和完善该方法,提高试验的准确性和可靠性。

地应力测量方法

地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔,然后向封隔段注入高压流体,从而确定原位地应力的一种方法。

水压致裂法的2种方法试验设备相同,都有封隔器、印模器,使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。

常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来,假定钻孔轴向为1个主应力方向,岩石均质、各向同性、连续、线弹性,采用抗拉破坏准则,在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝,其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。

在构造作用弱和地形平坦区,垂直孔所测结果可代表2个水平主应力,垂直应力约等于上覆岩体自重,裂缝方位为最大水平主应力方位。

HF法测试周期短,不需要岩石力学参数参与计算,适合工程初勘阶段,不需试验洞,可进行大深度测量,是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。

通过对HF法的改进,德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m处已成功获得了地应力资料。

HF法是一种平面应力测量方法,为获得三维应力,YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量,我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。

但研究表明,当钻孔轴向偏离主应力方向,其结果就有疑问,要精确获得三维地应力较困难。

为此,文献[7]基于最小主应力破坏准则,对3孔交汇HF法测试理论进行了完善,其有助于提高测量结果的计算精度,但还有待足够的测量数据来验证。

原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展,其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。

HTPF法假定裂隙面是平的,且面上应力一致。

对于深孔三维地应力直接测量,HTPF 法可进行大尺度的地壳地应力测试,很有发展前途。

HTPF法同HF法相比,假设少,不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力,在单孔中便可获得三维地应力。

但用HTPF法测试费时,且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。

2.套钻孔应力解除法套钻孔应力解除法根据解除方式和传感器的安装部位分为探孔应力解除法、孔底应变解除法和孔壁切割解除法。

地应力测量的原理和应用

地应力测量的原理和应用概述地应力测量是地下工程设计和地震预测等领域中非常重要的技术手段。

本文将介绍地应力测量的原理和应用,并通过列点形式进行详细阐述。

原理1.地应力是介质内部或界面上由应力引起的正常力。

地应力的大小和方向对于地下工程的稳定性和岩体的破裂破坏具有重要影响。

2.地应力的测量原理主要基于力学原理,通过测量岩石或土壤中的应变变化来推测应力的大小和方向。

3.常用的地应力测量方法包括孔隙水压力计法、直接测定法、剪切试验法等。

应用1.地应力测量在地下工程设计中的应用:–地下隧道和地下室的设计中需要考虑地应力的大小和方向。

–地下开采工程中,地应力测量可以预测地下岩体的稳定性,减少事故发生的风险。

–桥梁和大型建筑物的地基设计中,地应力的测量可以为结构的稳定性提供依据。

2.地应力测量在地震预测中的应用:–地应力测量可以用于监测地壳中的应力变化,进而预测地震的发生概率和可能的破坏范围。

–地应力测量可以与地震监测技术相结合,提高地震预测的准确性和可靠性。

优势和挑战优势•地应力测量可以提供地下工程设计和地震预测所需的重要参数。

•地应力测量可以帮助减少地下工程事故的发生概率,保证工程的安全性。

•地应力测量可以提高地震预测的准确性,为地震灾害防治提供科学依据。

挑战•地应力测量需要准确的仪器设备和专业的技术人员进行操作,成本较高。

•地应力测量的技术研究和应用仍存在一定的局限性,需要进一步的研究和发展。

结论地应力测量是地下工程设计和地震预测中不可或缺的重要技术。

通过了解地应力测量的原理和应用,可以更好地理解地下岩体和土壤的力学行为,为工程和地震预测提供科学依据。

同时,我们也要认识到地应力测量的局限性和挑战,促进地应力测量技术的进一步研究和发展,提高其应用的准确性和可靠性。

地应力的测量方法

地应力的测量原理目前地应力测量方法有很多种,根据测量原理可分为三大类:第一类是以测定岩体中的应变、变形为依据的力学法,如应力恢复法、应力解除法及水压致裂法等;第二类是以测量岩体中声发射、声波传播规律、电阻率或其他物理量的变化为依据的地球物理方法;第三类是根据地质构造和井下岩体破坏状况提供的信息确定应力方向。

其中,应力解除法与水压致裂法得到比较广泛的应用,其他几种只能作为辅助方法。

1.应力解除法测试原理和技术1.1应力解除法测试原理具有初始应力的岩体,用人为的方法卸去其应力,在岩体恢复变形的过程中测试其应变,然后用弹性力学理论计算出地应力的大小,得出其方向、倾角。

目前国内外地应力测量普遍采用空心包体应变计测量技术。

KX一81型空心包体应变计由A、B、C 3组共12枚应变片嵌埋在1个壁厚约3 mm的空心环氧树脂圆筒中间,圆筒外表面与钻孔壁用专用环氧树脂胶黏结在一起,其是在澳大利亚CSIRO空心包体应变计的基础上研制出来的,是套钻孔应力解除法的一种,只需1个孔就能测量出某点的三维原岩应力,具有使用方便、安装操作简单、成本低、效率高等优点。

1.2完全温度补偿技术KX一81型空心包体应变计与其他许多应变测量仪器一样,均采用应变计作为敏感元件,并根据惠斯顿电桥的原理13J,将应变的变化转换成电压变化经放大后记录下来。

电阻应变计对温度变化是很敏感的,温度发生变化时应变计的电阻值将发生变化,从而产生虚假的附加应变值。

因此在现场测试中必须采取温度补偿措施。

惠斯顿电桥原理:平衡时,检流计所在支路电流为零,则有,(1)流过R1和R3的电流相同(记作I1),流过R2和R4的电流相同(记作I2)。

(2)B,D两点电位相等,即UB=UD。

因而有 I1R1=I2R2;个阻值已知,便可求得第四个电阻。

测量时,选择适当的电阻作为R1和R2,用一个可变电阻作为R3,令被测电阻充当R4,调节R3使电桥平衡,而且可利用高灵敏度的检流计来测零,故用电桥测电阻比用欧姆表精确。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

地应力测量方法文献综述
通过查阅大量的与地应力测量相关的文献,对地应力测量法进行了系统的总结归类,明确了每种方法的适用范围优缺点及工作原理;同时提出了地应力测量过程中需要注意的问题,并对我国地应力测量的发展现状做出了展望。

标签:测量方法;地应力;适用范围
地应力又称原岩应力,也称岩体初始应力或绝对应力,是在漫长的地质年代里,由于物理变化、化学变化以及侵入等原因综合作用产生的[1]。

地应力不仅是决定区域稳定性的重要因素,而且对矿山开采、大型地下工程建设和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用。

地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提,所以选择合理有效的地应力测量方法意义重大。

1.国内外地应力测量的研究概况
19世纪末20世纪初,瑞士著名的地质学家海姆(Heim)通过观察阿尔卑斯山大型越岭隧洞围岩的工作状态,发现隧洞在各个方向都承受着很高的压力,首次提出了地应力的概念,并于1905~1912年提出了地应力为“静水压力”的假说,即著名的Heim假说:岩体地应力的垂直分量与水平分量相等,其大小等于上覆岩体的重力γH(其中,γ为岩石的容重,H为深度)[2]。

产生地应力的原因是十分复杂的,要弄清楚所有因素尚有困难。

工程岩体中地应力的主要来源是岩体自重和各种地质构造运动,而实测地应力的工作具有直接、重要的意义。

2.应力解除法
应力解除法的原理是,岩块从具有一定应力环境的岩体中取出后,岩石发生弹性变形,测量出接触后岩块的弹性变形,通过岩石力学实验测定弹性模量,有胡克定律即可计算得到解除前岩体中的应力大小及方向[3]。

操作过程是,将特制传感器安装在已施工好的待测岩体钻孔中的同心小孔内,同心套取岩心,岩心应力解除发生弹性变形,通过仪器记录应变,在实验室测量解除岩块的弹性模量,计算获得应力矢量。

目前根据测试的应变或变形,应力解除法大体上可分为孔壁、孔径、孔底应变法。

3.水力压裂法
应力测量中的水压致裂法又称微型水压致裂法,微型是相对于油田压裂而言。

在水压致裂技术提出之前,科学家们主要使用应力解除法来测定原地应力,包括平面应力解除法、钻孔套芯应力解除法、扁千斤顶法(平面应变恢复法)等。

Hubbert和Willis于1957年提出井孔液体压裂所产生的裂缝与岩体中所赋存的应力状态密切相关,并指出岩体压力并非处于静水压力状态[4]。

Scheidgger(1962)是第一位利用油井孔底压力曲线分析地壳应力的科学家。

Fairhurst(1964)是第
一位提出利用水压致裂技术来测量原地应力的科学家,并指出了水压致裂技术的诸多优点。

水压致裂法是在合适的岩层中选择一段钻孔,在钻孔的两端分别用一个封隔器将其密封,然后从外侧对封隔器的两端进行施压,使测试段钻孔在受到压力下侧壁会产生裂痕,进行几个周期的施压,然后根据裂痕的方向以及泵压的方向就可确定原岩应力的状态。

该方法使用设备简单、操作方便、可以直接测量应力值,无须进行换算就能得到,还具备适应性强、测量值代表性大,适合地壳深部测量等优点,但是这种方法测量的主应力方向不准确,测量精度受到限制,这是水压致裂法进一步推广的障碍点[5]。

4.应力恢复法
应力恢复法也叫应力补偿方法,扁千斤顶法在测量中应用比较广泛。

最初扁千斤顶法主要是在土木工程中作为监测应力变化的一种手段。

但是,在测量时,由于一个扁槽的测量只能确定测点处垂直于扁千斤顶方向的应力分量,要确定测点的6个应力分量就必须沿测点不同方向切割6个扁槽,这样可能会使扁槽之间相互干扰而使得测量的结果不准确没有参考价值;该法仅局限于地下巷道、洞室表面的应力测量,受开挖扰动影响大;测试结果的可靠性受测量时的环境条件影响较大,因而在一定程度上限制了它在实际工程中的应用[6]。

目前该法已很少被用于地应力测量,但在矿山研究中仍被作为监测矿柱和围岩应力变化的一种方法。

5.地球物理法
地球物理法包括光弹性应力测定法、波速法、X射线法、声发射法等。

光弹性应力测定法是用光弹性学原理测定岩体表面或在钻孔中的应力变化,这种方法的灵敏度低。

波速法是利用超声波或地震波在岩石中的传播速度的变化来测量应力。

岩石受到应力作用时会影响到波的传播速度。

但是,波速法测定应力在理论上存在问题,波速与应力张量之间不存在明确关系,这种方法目前应用还不广泛[7]。

X射线法测定岩石的应力是测量接近抛光的定向石英晶片样品原子间的间距d,把所得的原子间距d与无应变的石英原子间距相比较可以计算出应力[8]。

这种方法的明显困难是如何将其用于测量岩体中的应力,而不是测量表面的应力。

6.地质构造信息法
现在的地应力状态与现存的地址构造有密切关系,通过观察这些构造,可以获得主应力方向,而且只有最新的地质构造才能提供比较可靠的地应力信息[9]。

它可以与现场原岩应力实测结果相比较,证实其可靠性。

主应力方向可由大规模的断层、褶曲走向判断。

在小范围内,可根据节理、裂隙的方向判斷[10]。

参考文献:
[1]蔡美峰地应力测量原理和技术[M]科学出版社,2000.
[2]SJBERG J,CHRISTIANSSON R,HUDSONJA.ISRM Suggeated Methods for rock stressestimation-Part2:overcoring methods[J]JRock Mech&Min Sci,2003,40(7/8):999-1010
[3]景锋,梁合成,边智华,等地应力测量方法研究综述[J].华北水利水电学院学报.2008(2):71-75
[4]刘亚群,李海波,景峰,等考虑应力梯度的原生水压致裂法地应力测量原理及工程应用[J]岩石力学与工程学报,2007,26(6):1145-1150
[5]龚宝奇,王猛,汤国水地应力测量及其对巷道布置的影响分析[J].煤矿安全,2008(10):94-95
[6]吴志刚数字定向器在地应力测量中的应用[J].煤炭技术,2008(6):125-126
[7]于雷,王爱文,姜国成空芯包体地应力测量技术在红庙煤矿中的应用[J]煤炭技术,2008(7):128-130
[8]郭伟杰,龚成,李晶地应力测量方法及其需要注意的问题[J]价值工程,2010(25):136-137
[9]刘亚群,李海波,景峰,等考虑应力梯度的原生水压致裂法地应力测量原理及工程应用[J]岩石力学与工程学报,2007,26(6):1145-1150
[10]LIUNGGREN C,CHANC YANTINC,JANSON Tetal. An overview of rock streasmealurement medmds[J].JRock Mech&Min Sci,2003 40(7,8):975-989。

相关文档
最新文档