巖體力學(xué)復(fù)習(xí)資料版

1、立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書(shū)為本圖24石巖石的與型應(yīng) 力.應(yīng)變?nèi)^(guò)程曲嶷1. 巖石：是組成地殼的基本物質(zhì)，它是由礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律凝聚而成的自然地質(zhì)體。一般認(rèn)為它是均質(zhì)的和連續(xù)的。巖體：是地質(zhì)歷史過(guò)程中形成的，由巖塊和結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò) 組成的具有一定結(jié)構(gòu)并賦存于一定的天然應(yīng)力狀態(tài)和 地下水等地質(zhì)環(huán)境中的地質(zhì)體。（區(qū)別是巖體包含若干 不連續(xù)面。）結(jié)構(gòu)面：巖體內(nèi)具有一定方向、延展較大、厚度較小的 面狀地質(zhì)界面，包括物質(zhì)的分界面和不連續(xù)面，它是在 地質(zhì)發(fā)展歷史中，尤其是在地質(zhì)構(gòu)造變形過(guò)程中形成 的。結(jié)構(gòu)體：被結(jié)構(gòu)面分割而形成的巖塊，四周均被結(jié)構(gòu)面 所包圍，這種由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合切割而形成的

2、單 元體成為結(jié)構(gòu)體。2. 巖體結(jié)構(gòu)分為六類(lèi)：塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌、層狀、碎裂、層狀碎裂、松散結(jié)構(gòu)3. 風(fēng)化作用：巖石長(zhǎng)期暴露在地表之后， 經(jīng)受太陽(yáng)輻射 熱、大氣、水及生物等作用，使巖石結(jié)構(gòu)逐漸破碎、疏 松，或礦物成分發(fā)生次生變化，稱(chēng)為風(fēng)化。衡量巖石（塊）風(fēng)化程度的指標(biāo)：（1）定性指標(biāo)：顏色、 礦物蝕變程度、破碎程度及開(kāi)挖錘擊技術(shù)特征等。 （2） 定量指標(biāo)：風(fēng)化空隙率指標(biāo)Iw、波速比指標(biāo)kv和風(fēng)化 系數(shù)kf 8等。巖石風(fēng)化分級(jí)：未微中等強(qiáng)全4. 相對(duì)密度G:巖石的干重量W（KN除以巖石的實(shí)體3積Vs （m）（不包括巖石中孔隙體積）所得的量與 1個(gè) 大氣壓下4C時(shí)純水的重度（y w）的比值。G=W /

3、（V s Y ”）。相對(duì)相對(duì)密度是一個(gè)無(wú)量綱量，其值可用比重瓶 法測(cè)定，試驗(yàn)時(shí)先將巖石研磨成粉末并烘干；然后用量 杯量取相同體積的純水和巖石粉末并分別稱(chēng)重，其比值即為巖石的相對(duì)密度。巖石的相對(duì)密度取決于組成巖石 的礦物相對(duì)密度，巖石中重礦物含量越多其相對(duì)密度越 大，大部分巖石的相對(duì)密度介于 2.502.80之間。5. 孔隙率n：巖石試樣中孔隙體積 Vv與巖樣總體積V之比?？紫侗萫：指孔隙的體積VV與固體的體積Vs的比值。6. 含水率w天然狀態(tài)下巖石中水的重量 W與巖石烘干重量 W的百分比。w=WW/ W s x 100%吸水率W:指干燥巖石試樣在一個(gè)大氣壓和室溫條件下吸入水的重量W與巖樣干重量

4、W的百分率。w=WW/ W=（W/WS） / Ws x 100%7. 滲透性：指在水壓力作用下，巖石的孔隙和裂隙透過(guò)水的能力。滲透系數(shù)的量綱與速度的量綱相同。（滲透 系數(shù)的大小取決于巖石的物理特性和結(jié)構(gòu)特性流體的物理化學(xué)特性）8. 膨脹性：指巖石浸水后體積增大的性質(zhì)。巖石膨脹性 一般用膨脹力和膨脹率兩項(xiàng)指標(biāo)表示。膨脹力Pe：指原狀巖（土）樣在體積不變時(shí)，由浸水膨脹而 產(chǎn)生的最大內(nèi)應(yīng)力。（常用平衡加壓法測(cè)定）。膨脹率8 ep （%）:在一定壓力下，試樣浸水膨脹后的高度增量與原高度之比，用百分?jǐn)?shù)表示。9. 崩解性：是指巖石與水作用時(shí)失去黏結(jié)性并變成完全喪失強(qiáng)度的松散物質(zhì)的性能。這種現(xiàn)象是由于水化作

5、用削弱了巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)而造成的。10. 軟化性：指巖石與水相互作用時(shí)強(qiáng)度降低的特性。 影響因素：礦物成分（親水性可溶性）、粒間聯(lián)結(jié)方式（結(jié)晶聯(lián)結(jié)膠結(jié)聯(lián)結(jié)）、孔隙率、微裂隙發(fā)育程度等。巖石的軟化性一般用軟化系數(shù)表示，軟化系數(shù)是巖樣飽 水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度 RCw與干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度 RC的比 值。n°=Rw/Rc，軟化系數(shù)總是小于1的。11. 巖石的抗凍性：指巖石抵抗凍融破壞的性能。抗凍系數(shù)Cf:指巖樣在土 25C的溫度區(qū)間內(nèi)，經(jīng)多次“降溫、凍結(jié)、升溫、融解”循環(huán)后，巖樣抗壓強(qiáng)度下降量與凍融前的抗壓強(qiáng)度的比值，用百分率表示。巖石在反復(fù)凍融后其強(qiáng)度降低的主要原因：一是構(gòu)成巖石的各種礦物

6、的膨脹系數(shù)不同，當(dāng)溫度變化時(shí)由于礦物 的脹縮不均而導(dǎo)致巖石結(jié)構(gòu)的破壞；二是當(dāng)溫度降低到0° C以下時(shí)，巖石孔隙中的水將結(jié)冰，其體積增大約9%會(huì)產(chǎn)生很大的膨脹壓力，使巖石的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變， 直至破壞。12. 巖石強(qiáng)度：指巖石在荷載作用下破壞時(shí)所承受的最大荷載應(yīng)力。有抗壓強(qiáng)度（單軸、三軸）、抗剪強(qiáng)度、 抗拉強(qiáng)度。影響因素：巖石特性（礦物組成、結(jié)構(gòu)特征、風(fēng)化程度各向異性）環(huán)境條件（水、溫度） 試驗(yàn)條件（圍巖大小、端部效應(yīng)、試件形狀和尺寸、加載 速率）13. 端部效應(yīng)：加壓板與試件端部存在摩擦力，約束試 件端部的側(cè)向變形，導(dǎo)致端部應(yīng)力狀態(tài)不是非限制性的 而出現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。減小“端部效應(yīng)”：將

7、試件端部磨平，并抹上潤(rùn)滑劑， 或加橡膠墊層等。使試件長(zhǎng)度達(dá)到規(guī)定要求， 以保證在 試件中部出現(xiàn)均勻應(yīng)力狀態(tài)。14. 高徑比h/D = 22.5為宜。15. 加載速率影響：加載速率增加，強(qiáng)度和彈性模量增加，峰值應(yīng)力越明顯。16. 圍壓影響：巖石抗壓強(qiáng)度隨圍壓增加而提高。通常巖石類(lèi)脆性材料隨圍壓的增加而具有延性。17. 確定巖石抗剪強(qiáng)度的方法：直接剪切試驗(yàn)楔形剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)18. 庫(kù)侖準(zhǔn)則：若用。和t代表受力單元體某一平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力，則當(dāng)T達(dá)到如下大小時(shí)，該單元就 會(huì)沿此平面發(fā)生剪切破壞，即式中：c黏聚力；f 內(nèi)摩擦系數(shù)。引入內(nèi)摩擦角，并定義f=tan ©，這個(gè)準(zhǔn)則在T b

8、平面上是一條直線(xiàn)。若將T和b 用主應(yīng)力b 1和b 3表示（這里b 1> b 3），則：式中：0剪切面法線(xiàn)方向與最大主應(yīng)力b 1的夾角。（庫(kù)侖準(zhǔn)則不適合b 3<0和高圍壓的情況。）19. 巖石典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)：OA段：曲線(xiàn)稍微向上 彎曲，屬于壓 密階段，這期 間巖石中初始 的微裂隙受壓 閉合；AB段: 接近于直線(xiàn)， 近似于線(xiàn)彈性 工作階段；BC段：曲線(xiàn)向下彎曲，屬于非彈性階段，主要是在 平行于荷載方向開(kāi)始逐漸生成新的微裂隙以及裂隙的 不穩(wěn)定，B點(diǎn)是巖石從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)榉菑椥缘霓D(zhuǎn)折點(diǎn)；CD段：為破壞階段，C點(diǎn)的縱坐標(biāo)就是單軸抗壓強(qiáng)度RC20. 彈性變形：能恢復(fù)的變形。 塑性變形：不可恢

9、復(fù)的變形。 變形模量：在應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)上的任何點(diǎn) 與坐標(biāo)原點(diǎn)相連的割線(xiàn)的斜率。殘余強(qiáng)度：破壞后的 巖石仍可能具有一定的強(qiáng)度，從而也具有一定的承載能 力。21. a.流變性：巖石在力的作用下發(fā)生與時(shí)間相關(guān)的變 形的性質(zhì)。b.蠕變：指在應(yīng)力為恒定的情況下巖石變形 隨時(shí)間發(fā)展的現(xiàn) 象；c.松弛指在應(yīng) 變保持恒定的情 況下巖石的應(yīng)力 隨時(shí)間而減少的 現(xiàn)象。d.彈性后效 指在卸載過(guò)程中 彈性應(yīng)變滯后于 應(yīng)力的現(xiàn)象。22. 蠕變：第I階段：稱(chēng)為初始蠕變段。在此階段的應(yīng) 變一時(shí)間曲線(xiàn)向下彎曲；應(yīng)變與時(shí)間大致呈對(duì)數(shù)關(guān)系，即& Eog仁第n階段：稱(chēng)為等速蠕變段或穩(wěn)定蠕變段。在此階段內(nèi)變形緩慢，應(yīng)變與時(shí)間

10、近于線(xiàn)性關(guān)系。第皿階段：稱(chēng)為加速蠕變段。此階段內(nèi)呈加速蠕變，將導(dǎo)致 巖石的迅速破壞。23. 蠕變模型：a.彈性單元、b.塑性單元、c.粘性單元24. 馬克斯威爾模型用彈性單元和粘性單元串聯(lián)而成。本構(gòu)方程喘d49或計(jì)=福（2-50）25. 巖石的強(qiáng)度是隨外荷載作用時(shí)間的延長(zhǎng)而降低的， 通常把作用時(shí)間t 的強(qiáng)度S稱(chēng)為巖石的長(zhǎng)期強(qiáng)度。26. 軟弱夾層：指在堅(jiān)硬巖層中夾有力學(xué)強(qiáng)度低、泥質(zhì) 或炭質(zhì)含量高、遇水易軟化、延伸較長(zhǎng)和厚度較薄的軟 弱巖層。27. 結(jié)構(gòu)面的幾何形態(tài)：平直型、波浪型、鋸齒型、臺(tái) 階型 研究結(jié)構(gòu)面的形態(tài)，主要是研究其凹凸度與強(qiáng)度的關(guān)系。20. 結(jié)構(gòu)面的延展性：是指結(jié)構(gòu)面在某一方向上的

11、連續(xù) 性或結(jié)構(gòu)面連續(xù)段長(zhǎng)短的程度。按結(jié)構(gòu)面的延展特性， 可分為三種型式：非貫通性的、半貫通性的及貫通性的 結(jié)構(gòu)面。21. 切割度：假設(shè)有一平直的斷面，它與考慮的結(jié)構(gòu)面 重疊而且完全地橫貫所考慮的巖體，令其面積為A，則 結(jié)構(gòu)面的面積a與它之間的比 率，即為切割度Xeo結(jié)構(gòu)面的線(xiàn)密 度K （裂隙度） 指同一組結(jié)構(gòu) 面沿著法線(xiàn)方向單位長(zhǎng)度上結(jié)構(gòu)面的數(shù)目結(jié)構(gòu)面間距：結(jié)構(gòu)面間距是指同一組結(jié)構(gòu)面在法線(xiàn)方向上，該組結(jié)構(gòu)面的平均間距。結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)度：是指結(jié)構(gòu)面裂口開(kāi)口處張開(kāi)的程度。22. 剪脹：在剪應(yīng)力作用下，模型上半部沿凸臺(tái)斜面滑 動(dòng)，除有切向運(yùn)動(dòng)外，還產(chǎn)生向上的移動(dòng)。這種剪切過(guò) 程中產(chǎn)生的法向移動(dòng)分量稱(chēng)之

12、“剪脹”。23. 工程巖體：指巖石工程影響范圍內(nèi)的巖體。工程巖體分類(lèi)：是通過(guò)巖體的一些簡(jiǎn)單和容易實(shí)測(cè)的指 標(biāo)，把地質(zhì)條件和巖體力學(xué)性質(zhì)參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，并借鑒已建工程設(shè)計(jì)、施工和處理等成功與失敗方面的經(jīng)驗(yàn)教 訓(xùn)，對(duì)巖體進(jìn)行歸類(lèi)的一種工作方法。 其目的是通過(guò)分 類(lèi)，概括地反映各類(lèi)巖體的質(zhì)量好壞，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的 巖體力學(xué)問(wèn)題，為工程設(shè)計(jì)、支護(hù)襯砌、建筑選型和施 工方法選擇等提供參數(shù)和依據(jù)。24. 巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD分類(lèi)法：巖石質(zhì)量指標(biāo) RQD是 指鉆探時(shí)巖芯的復(fù)原率，或稱(chēng)巖芯采取率。RQD定義為： 單位長(zhǎng)度的鉆孔中10cm以上的巖芯占有的比例。即：RQDLp（ 10cm的巖芯斷塊累計(jì)長(zhǎng)度）/ Lt（

13、巖芯進(jìn)尺總長(zhǎng)度）X 100%根據(jù)RQD®的大小將巖體質(zhì)量劃分為 5類(lèi)。25很差25-50 差 50-75 一般 75-90 好90 很好評(píng)述：RQD法是一種單因素分類(lèi)法。RQD法的不足： RQD忽略了節(jié)理方位、節(jié)理連續(xù)性的影響。 RQD不能 反映節(jié)理間的軟弱充填物的情況。25. 巖體質(zhì)量指標(biāo)RMR分類(lèi)法：由南非人賓尼亞斯基提出。五項(xiàng)參數(shù)：巖塊強(qiáng)度、RQD1、節(jié)理間距、節(jié)理?xiàng)l 件、地下水。得到的總分RMR勺初值，根據(jù)節(jié)理裂隙的 產(chǎn)狀變化對(duì)RMR的初值加以修正，修正的目的是在于進(jìn) 一步強(qiáng)調(diào)節(jié)理裂隙對(duì)巖體的穩(wěn)定產(chǎn)生的不利影響，最后用修正的總分既可以求得所研究巖體類(lèi)別及相應(yīng)的無(wú) 支護(hù)地下工程

14、的自穩(wěn)時(shí)間和巖體強(qiáng)度指標(biāo)值。26. 節(jié)理面穩(wěn)定判別（圖解法）節(jié)理面的抗剪強(qiáng)度一般總是低于巖石的抗剪強(qiáng)度，如圖3-17所示（直線(xiàn)2低于直線(xiàn) 1）O但這并不 意味著破壞 總是沿節(jié)理判斷節(jié)理血穩(wěn)定情況的圖羽牌禪面發(fā)生，有以下幾種情況：應(yīng)力圓與直線(xiàn)2相切或相割，但低于直線(xiàn)1:若應(yīng)力 點(diǎn)在直線(xiàn)2之下，則節(jié)理巖體穩(wěn)定；若應(yīng)力點(diǎn)在直線(xiàn) 2 之上，則節(jié)理面不穩(wěn)定。應(yīng)力圓與直線(xiàn)1相切或相割：節(jié)理應(yīng)力點(diǎn)在直線(xiàn)2之 下，則節(jié)理面穩(wěn)定，節(jié)理巖體不穩(wěn)定，破裂面與節(jié)理面 不重合；節(jié)理應(yīng)力點(diǎn)在直線(xiàn) 2之上，則節(jié)理面不穩(wěn)定。 直線(xiàn)2以上的應(yīng)力圓弧不能作為判別巖塊是否穩(wěn)定的依據(jù)，因?yàn)榇藭r(shí)巖體已沿節(jié)理面發(fā)生破壞。變形模量Emn為

15、：27.破壞水壓力：若結(jié)構(gòu)面在無(wú)水狀態(tài)下是穩(wěn)定的，若=6* 假設(shè)巖塊本身是各向同性的，n方向加荷時(shí)-，由）t方向給結(jié)構(gòu)面充水，當(dāng)水壓力達(dá)到 Pw時(shí)，結(jié)構(gòu)面開(kāi)始破壞，則Pw稱(chēng)為破壞水壓力。28. Hoek-Brown 經(jīng)驗(yàn)方程：G mR；3 sRc2（3-41）令"=0,得巖體單軸抗壓強(qiáng)度 Rmc：= Rmc VsRc（3-42）對(duì)于完整巖石，s=1，則Rmc=R，即為巖塊抗壓強(qiáng)度。對(duì)于裂隙巖石，SV 1o抗拉強(qiáng)度：將b 1=0代入方程（3-41 ）中，并對(duì)b 3求解所得的二次方程，可解得巖體的單軸抗拉強(qiáng)度為RmlRc m m24s（3-43）剪切強(qiáng)度：式（3-43 ）的剪應(yīng)力表達(dá)式為

16、巴 T、i=ARc.|T（3-44）1_尺-式中：T 巖體的剪切強(qiáng)度；b巖體法向應(yīng)力；A，B常數(shù)，查表 3-21求得；T=1 m j：；m2 * 4s，查表 321 求得。29. 層狀巖體變形參數(shù)估算：層狀巖體可概化地質(zhì)力學(xué) 模型。假設(shè)各巖層厚度相等為 S，且性質(zhì)相同，層面的 張開(kāi)度可忽略不計(jì)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，設(shè)巖塊的彈性 模量為E,泊松比為g，剪切模量為G,層面的法向剛 度為Kn,切向剛度為Kso取n-t坐標(biāo)系，n垂直層面， t平行層面。在以上假定條件下取一由巖塊和層面組成 的單元體（圖3-32b ）來(lái)考察巖體的變形。討論以下幾種受載情況下的巖體變形參數(shù)估算：A.法向應(yīng)力t n作用下的巖體

17、參數(shù)：沿 n方向加荷時(shí)，在b n 作用下，巖塊產(chǎn)生的法向變形 Vr和層面產(chǎn)生的法向 變形 Vj分別為：則巖體的總變形 Vn為： 簡(jiǎn)化后得層狀巖體垂直層面方向的的應(yīng)變可求出巖體的泊松比 g nt為：沿t方向時(shí)，巖體的變形主要是巖塊引起的，因此巖體的變形模量 Emr和泊松比g tn為：Emr =E ， g tn = gB.剪應(yīng)力作用下的巖體變形參數(shù)：對(duì)巖體施加剪應(yīng)力T時(shí)，則巖體剪切變形由沿層面滑動(dòng)變形 u和巖塊的 剪切變形Aur組成，分別為：巖體的剪切變形 uj為：簡(jiǎn)化后得巖體的剪切模量Gmr為： 可求出表征層狀巖體變形性質(zhì)的 5個(gè)參數(shù)。法向應(yīng)力垂 直于層面時(shí)的變形模量 Emn和泊松比g nt ；

18、法向應(yīng)力平 行于層面時(shí)的變形模量 Emr泊松比g tn ；剪應(yīng)力作用下 的剪切模量Gmo30. 縱波速度Vp和橫波速度Vs（km/s）可表示為:Vs(3-62)(3 - 61)式中：Ed動(dòng)彈性模量；g d動(dòng)泊松比；p 介 質(zhì)密度。巖石質(zhì)量密度 y （kg/m3） = p g31. 結(jié)構(gòu)面對(duì)彈性波的傳播：起隔波或?qū)Рㄗ饔?，致使沿結(jié)構(gòu)面?zhèn)鞑ニ俣却笥诖怪苯Y(jié)構(gòu)面?zhèn)鞑サ乃俣?，造成波速及波?dòng)特性的各向異性。32. 結(jié)構(gòu)效應(yīng)：結(jié)構(gòu)面的影響包括結(jié)構(gòu)面方位、密度、 充填特征及其組合關(guān)系等方面的影響。結(jié)構(gòu)面方位的影 響主要表現(xiàn)在巖體變形隨結(jié)構(gòu)面及應(yīng)力作用方向間夾角的不同而不同，即導(dǎo)致巖體變形的各向異性。另外， 巖

19、體的變形模量也具有明顯的各向異性。結(jié)構(gòu)面密度的影響主要表現(xiàn)在隨結(jié)構(gòu)面密度增大，巖體完整性變差， 變形增大，變形模量減小。結(jié)構(gòu)面的張開(kāi)度及充填特征對(duì)巖體的變形也有明顯的 影響。一般來(lái)說(shuō)，張開(kāi)度較大且無(wú)充填或充填較薄時(shí)， 巖體變形較大，變形模量較??；反之，則巖體變形較小， 變形模量較大。33. 地應(yīng)力：是存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng) 力。當(dāng)工程開(kāi)挖后，應(yīng)力受到開(kāi)挖擾動(dòng)的影響而重新分 布，重分布后形成的應(yīng)力則稱(chēng)為二次應(yīng)力或誘導(dǎo)應(yīng)力。34.海姆假定地應(yīng)力是一種靜水應(yīng)力狀態(tài)，即地殼中任 意一點(diǎn)的應(yīng)力在各個(gè)方向上均相等，且等于單位面積上 覆巖層的重量，即b h=b v= y H,式中：r h、r v

20、-分別 為水平和垂直應(yīng)力；y -上覆巖層重力密度；H-深度。 金尼克假說(shuō)他認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆巖 層的重量tv=y H，而側(cè)向應(yīng)力（水平應(yīng)力）是泊松效L1應(yīng)的結(jié)果，即：；-_式中：g -1 卩上覆巖層的泊松比。上式中彊=二1稱(chēng)為側(cè)壓力系數(shù)。35.地應(yīng)力場(chǎng)的組成：1大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力 場(chǎng)2地幔熱對(duì)流引起的應(yīng)力場(chǎng) 3由地心引力引起的應(yīng)力 場(chǎng)4巖漿侵入引起的應(yīng)力場(chǎng)5地溫梯度引起的應(yīng)力場(chǎng)6 地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)。自重應(yīng)力場(chǎng)和構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)疊加起來(lái)構(gòu)成巖體中初始的應(yīng)力場(chǎng)的主體。36. 高地應(yīng)力判別準(zhǔn)則：高地應(yīng)力是一個(gè)相對(duì)的概念。 不同的巖石具有不同的彈模，因而其儲(chǔ)能性能也不同。一般來(lái)說(shuō)，

21、地區(qū)初始地應(yīng)力大小與該地區(qū)巖體的變形特 性有關(guān)，巖質(zhì)堅(jiān)硬，則儲(chǔ)存彈性能多，地應(yīng)力也大。因 此，高地應(yīng)力是相對(duì)圍巖強(qiáng)度而言的。即應(yīng)以圍巖內(nèi)部 的最大地應(yīng)力與圍巖強(qiáng)度（Rb的比值（圍巖強(qiáng)度比=Rb / T maX來(lái)判別是否是咼地應(yīng)力。37. 直接測(cè)量法是由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量和記錄各種應(yīng)力 的量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡應(yīng)力，并由這些應(yīng) 力量和原巖應(yīng)力的相互關(guān)系，通過(guò)計(jì)算獲得原巖應(yīng)力值。在計(jì)算過(guò)程中并不涉及不同物理量的換算，不需要知道巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。間接測(cè)量法是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測(cè)量和記 錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量的變化。然后由測(cè)得的間接物理量的變化，通過(guò)已知的公

22、式計(jì)算巖體中 的應(yīng)力值。為了計(jì)算應(yīng)力值，首先必須確定巖體的某些 物理力學(xué)性質(zhì)以及所測(cè)物理量和應(yīng)力的相互關(guān)系。前者水壓致裂法，后者套孔應(yīng)力解除法。38. 水壓致裂法：是一種將鉆孔的某一段的兩端封堵起來(lái)，然后對(duì)封堵段注入高壓水，使鉆孔孔壁破裂從而測(cè) 定地應(yīng)力的方法。從彈性力學(xué)理論可知，當(dāng)一個(gè)位于無(wú) 限體中的鉆孔受到無(wú)窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場(chǎng)（r1，t2）的作用時(shí)，離開(kāi)鉆孔端部一定距離的部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)。在這些部位，鉆孔周邊的應(yīng)力為t 9 = b1+ b 2-2（b 1- b 2） cos2 9 ， b r=0 式中 b 9、b r鉆孔周邊的切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力； 9 周邊一點(diǎn)與b 1軸 的夾角。當(dāng)9 =0°時(shí)，b 9取得極小值，此時(shí)b 9 =3 b 2- b 1。如果采用水壓致裂系統(tǒng)將鉆孔某段封隔起來(lái)，并向該段 鉆孔注入高壓水。當(dāng)水壓超過(guò) 3b 2- b1和巖石抗拉強(qiáng) 度Rt之和后，在9 =0°處，也即b 1所在方位將發(fā)生 孔壁開(kāi)裂。設(shè)鉆孔壁發(fā)生初始開(kāi)裂時(shí)的水壓為 Pi,則有Pi = 3 b 2- b 1+ Rt。如果繼續(xù)向封隔段注入高壓水使 裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂隙深度達(dá)到3倍鉆孔直徑時(shí)，此處已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)， 停止加壓，保持壓力恒定， 將該恒定壓力記為Ps,則Ps應(yīng)和原巖應(yīng)力b2相平衡，