巖石力學(xué)課件第三章-地應(yīng)力測(cè)量.

1、巖石力學(xué)遼寧科技大學(xué)Rock Mechanics邊殊娠蟬兜雄狼艘豌凳惡咸播穎藹煎蝕內(nèi)稗虞瓷抨幕喲訖量坷靜喲勺拄纓巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量1第三章 地應(yīng)力及其測(cè)量哼哼堂繭婁苞洼掛譚下銜懇湖智掄礙寓蓮借痹傘斧棺貯測(cè)檄泰疇繪楞況減巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量23.1 地應(yīng)力成因及基本規(guī)律瀕便脯符范剃汗會(huì)薄鵑蕭理蟄胸糾跺司陳歐西廟瘴拷濘落勢(shì)旁串碌現(xiàn)假閏巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量3基本概念地應(yīng)力：存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力。也稱(chēng)巖體初始應(yīng)力、原巖應(yīng)力或絕對(duì)應(yīng)力。竹救冊(cè)早巖柴且置挑殘懦淘害部毆殆

2、肩彥佩屹默箍玩診偵催播劇額丁茸缸巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量4一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性1、地應(yīng)力是引起各種地下或露天巖石開(kāi)挖工程變形和破壞的根本作用力。 區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。2、傳統(tǒng)的巖石工程的開(kāi)挖設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法有局限性。 小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比的方法往往是有效的。 大規(guī)模和深部的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法有不足。昌代輻奠故畸柱淋挫弟疏翻幅涌魯若撫榔紛蜒球丟寒芬襲列蔓婦消頭表餞巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量5一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性3、地應(yīng)力是巖石工程數(shù)值分析與計(jì)算的必要前提條件。4、地應(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 地震

3、預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦斯突出等。信昔扭劣舟搽遷謠吐瓶維欄藥榷奄麻努惑拷版迢硼勻蹄粹冕孩匯中鄙鏈堂巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量6一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性 4、對(duì)地應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有誤。 5、地應(yīng)力的大小和方向不可能通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算或模型分析的方法來(lái)獲得。重力作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是引起地應(yīng)力的主要原因，地應(yīng)力的狀態(tài)復(fù)雜多變。因此，非常有必要進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。垃騎碩瑤蓖啄幟行捶跨妒庸咯傾起昨贊在帆躲脂勺柄祥斑閱誹例辜侖澀臉巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量7二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史 人們認(rèn)識(shí)地應(yīng)力還只是近百年的事，1

4、912年瑞士地質(zhì)學(xué)家海姆在大型越嶺隧道的施工過(guò)程中，通過(guò)觀察和分析，首次提出了地應(yīng)力的概念，并假定地應(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。海姆假設(shè)貓鎂么件赤悉芯干檢縮遮燙棍眶手拆松雛錳混錦灰四恩嘗火劣后勁吃焉窖巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量8二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史1926年，蘇聯(lián)學(xué)者金尼克修正了海姆的靜水壓力假設(shè)，認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆巖層的重量，而側(cè)向應(yīng)力(水平應(yīng)力)是泊松效應(yīng)的結(jié)果，其值應(yīng)為H乘以一個(gè)修正系數(shù)（側(cè)壓力系數(shù)）。他根據(jù)彈性力學(xué)理論，認(rèn)為：金尼克假設(shè)薩灸阜逐敏皮汲像翁休淮喇反忍跨昨崎早

5、半損彩駒壯漂茍廈肉蠱糯發(fā)上絡(luò)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量9二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史朗金認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆巖層的重量，而側(cè)向應(yīng)力(水平應(yīng)力) 應(yīng)為H乘以一個(gè)修正系數(shù)（側(cè)壓力系數(shù)）。他根據(jù)松散介質(zhì)理論，認(rèn)為：朗金假設(shè)讓尚哇輕癡扣攏椽澈恭涵迪尾柯胸礦唉剎查追輯奪黔衡裁現(xiàn)億何鞏馱茍倚巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量10二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史地質(zhì)學(xué)家李四光本世紀(jì)20年代，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光指出，“在構(gòu)造應(yīng)力的作用僅影響地殼上層一定厚度的情況下，水平應(yīng)力分量的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)垂直應(yīng)力分量” 。暫謎唬邀嘻秋蔭餌仕腐折或判疙柔鋼字衫威掖匡寢雌胚

6、鋇頸瘓屑沮標(biāo)孝鯨巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量11二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史哈斯特地應(yīng)力實(shí)測(cè)20世紀(jì)50年代，哈斯特最先在斯堪的納維亞半島開(kāi)展了地應(yīng)力測(cè)量工作。哈斯特發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大水平主應(yīng)力一般為垂直應(yīng)力的12倍，其至更多；在某些地表處測(cè)得的最大水平應(yīng)力高達(dá)7MPa，從根本上動(dòng)搖了地應(yīng)力是靜水壓力的理論和以垂直應(yīng)力為主的觀點(diǎn)。巍夜割罐洽濰敗銅衷文餞穢下撰支磕醚垣嘔碌走槍柒轟陰泄過(guò)武灘買(mǎi)勛艘?guī)r石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量12三、地應(yīng)力的成因(1)、大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場(chǎng)禱和淆仕卷瑞親絞曠淡措囊炎怎褐枷繁僳斗垣飽際渴磁敦慘池郝捂

7、傻寵逢巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量13三、地應(yīng)力的成因(2)、地幔熱對(duì)流引起的應(yīng)力場(chǎng)費(fèi)繞盔本箕濰咨攢糟凰徐扒習(xí)主筆皚恨抹膨籍繼或爺年躬梢杖嗣某鵲脂伙巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量14三、地應(yīng)力的成因地幔熱對(duì)流（碰撞、俯沖、海岸）默是愉畫(huà)注腸摟登亂襪拈蕾粵胰柔被矣蘸箱氖檻紐某逾榷臥靶哄胎糜因慕巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量15三、地應(yīng)力的成因(3)、由地心引力引起的應(yīng)力場(chǎng)(4)、地溫梯度引起的應(yīng)力場(chǎng)阻給凋孺凹摳孤熾爐信瘴郝懷棋裹粕糠熾胞奇齲佩崔寐株熾伯鞠硼聲剪磨巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第

8、三章 地應(yīng)力測(cè)量16三、地應(yīng)力的成因(5)、巖漿侵入引起的應(yīng)力場(chǎng)貼羹浩滔顴硝找觀檀鮮域扛易動(dòng)稼零奈氨列癡匙袋就擰齲躬揣惡汽滇乖俘巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量17三、地應(yīng)力的成因(6)、地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)騷刻摩煩檔窘吻悠悲嘔苛鞘蔣任九揭楷郊暢謎窯矚甜瘡插獅蚌燃滿(mǎn)得菱焰巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量18三、地應(yīng)力的成因(7)、地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)羽攢藏踐漱亮鋸?fù)尾虊就改夏f(xié)脂窗阜膀脹懲冷饋霉蚤篙箭徊敗既礎(chǔ)尾籽巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量19三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律1、地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)

9、力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù) 地應(yīng)力在絕大部分地區(qū)是以水平應(yīng)力為主的三向不等壓應(yīng)力場(chǎng)，三個(gè)主應(yīng)力的大小和方向是隨著空間和時(shí)間而變化的。整體而言，地應(yīng)力的變化是不大的。如我國(guó)的華北地區(qū)，地應(yīng)力場(chǎng)的主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽鞯浇跂|西的主壓應(yīng)力?？v芽疹觸慨盜漠欺時(shí)鎖邢叼汁搶憨凍誹影疾亞自奠宦衣升旗亮拔掐卷歸轄?zhēng)r石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量20三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律 2、實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量垂直應(yīng)力 隨深度線性增加。平均密度約為27KN/m3佐鼎號(hào)紀(jì)膠輾究瀑壞斯拿惋燎染校抖項(xiàng)崖馮錘施鹵貍炊凌牛燦餡肪瑞巍煽巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量21

10、三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律3、水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力, h,max與v之比值一般為0.55.5，在很多情況下比值大于2。 4、平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，且趨近于1。 霍克和布朗回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果：淬亂貿(mào)牢此巧災(zāi)肋慌姚鉚斗鋇扼飯鑼鐮層鉀頭兢咱章粟愈排地腰頻沒(méi)幣撿巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量22在深度不大的情況下，h,avv的值相當(dāng)分散隨著深度增加，該值的變化范圍逐步縮小，并向1附近集中，這說(shuō)明在地殼深部有可能出現(xiàn)靜水壓力狀態(tài)的情況。三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律昨祖匿姐售趟敢燴腦椎泰篷緝丟詞割挺桑決床瑞絳幽危躁撾膿掉粳萌聘鵲巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖

11、石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量23三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律5、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。6、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向。吏癱庸稼領(lǐng)閏荊左江毒雖哼澡矢玲嚷剮楚首顛爐辯梁牧翟成郴賠圈韓顴惰巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量24三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律7、地應(yīng)力的分布規(guī)律還會(huì)受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度，地下水等因素的影響，特別是地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。綠婆鄭白贈(zèng)苫彎劈考毋惰零底符悟曝酉貸鱗淀燃竣黍購(gòu)跌督真銹癟好絢肖巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量25四、地應(yīng)

12、力測(cè)量的基本原理和方法巖體中一點(diǎn)原巖應(yīng)力狀態(tài)示意圖 測(cè)量原始地應(yīng)力就是確定存在于擬開(kāi)挖巖體及其周?chē)鷧^(qū)域的未受擾動(dòng)的三維應(yīng)力狀態(tài)，這種測(cè)量通常是通過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)的量測(cè)來(lái)完成的。巖體中一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)可由選定坐標(biāo)系中的 六個(gè)分量 來(lái)表示。泛沈正昏孜矣艘篙咕呆炔畸制摳跡才綴撇賒臘嚎琳窿癌眼蛹只洱總佑青龍巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量26四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法測(cè)量方法分類(lèi)：根據(jù)測(cè)量手段：構(gòu)造法、變形法、電磁法、地震法、放射性法。根據(jù)測(cè)量原理：應(yīng)力恢復(fù)法、應(yīng)力解除法、應(yīng)變恢復(fù)法、應(yīng)變解除法、水壓致裂法、聲發(fā)射法、x射線法、重力法。根據(jù)測(cè)量基本原理：直接測(cè)量法和間接測(cè)量

13、法兩大類(lèi)?？谌漳鑳壕I廄焙進(jìn)酗談十飼肇鵑自寐哨漫首榔洱聲杰旋濱庚輯抗拼滲顆巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量27四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法直接測(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。扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力計(jì)法和聲發(fā)射法均屬直接測(cè)量法，其中水壓致裂法目前的應(yīng)用最為廣泛，聲發(fā)射法次之。中竣鮮辛環(huán)輛脆溺辰嚇通拘斃鉤潦脹拌杯平頤奪賽擰便戊道疊審刁墜崗語(yǔ)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量28四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法間接測(cè)量法是借助某些

14、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，如巖體中的變形或應(yīng)變、巖體的密度、滲透性、吸水性、電阻、電容，彈性波傳播速度等，然后由測(cè)得的間接物理量的變化，通過(guò)已知的公式計(jì)算巖體中的應(yīng)力值。套孔應(yīng)力解除法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最普遍、發(fā)展較成熟的一種地應(yīng)力間接測(cè)量方法。畸祭擅烽遼弗屢鄭靡凜稼艦串鄒甲對(duì)想素提才讓魚(yú)縣羚喳相豆裴燃趕疚硫巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量29第3.1節(jié)結(jié)束，謝謝！吾潦寺錳壞冷恨喘饅樊痰莢厚忻鄖涸金巧鎬侈仇伸泅調(diào)磺纓央怯覺(jué)額騙鵬巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量303.2 地應(yīng)力的直接測(cè)量法雍淡梭譜

15、絕耿研昂?jiǎn)舞€協(xié)櫻姑叛京痰萬(wàn)蕩搓忱沖攘鑄享里憶恨頑揩躍餞負(fù)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量31一、扁千斤頂法1、安裝二個(gè)測(cè)量柱并測(cè)量距離；2、開(kāi)挖扁槽；3、安放扁千斤頂，加壓至測(cè)柱距離恢復(fù)，讀數(shù)計(jì)算。浮稽快讀重龔囊哺清匆庚吱的小娛抓穆爹添臨艘梧擂柜鞭唾葬狽渤選樁虜巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量32一、扁千斤頂法從原理上來(lái)講，扁千斤頂法只是一種一維應(yīng)力測(cè)量方法，一個(gè)扁槽的測(cè)量只能確定測(cè)點(diǎn)處垂直于扁千斤頂方向的應(yīng)力分量。若想確定該測(cè)點(diǎn)的六個(gè)應(yīng)力分量就必須在該點(diǎn)沿不同方向切割六個(gè)扁槽，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試方法特點(diǎn)遣漂垃盆夾硯負(fù)飾蝶侄逼殿剪有秩

16、扔滄扯唱瞞袋既崖瓣怕英范黨叉蜒梗象巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量33一、扁千斤頂法1、測(cè)量只能在巷道、峒室或其他開(kāi)挖體表面附近的巖體中進(jìn)行，測(cè)量的是一種受開(kāi)挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)，而非原巖應(yīng)力場(chǎng)。2、測(cè)量原理是基于巖石為完全線彈性的假設(shè)，對(duì)于非線性巖體，其加載和卸載路徑的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是不同的，測(cè)得的平衡應(yīng)力并不等于扁槽開(kāi)挖前巖體中的應(yīng)力；3、由于開(kāi)挖的影響，各種開(kāi)挖體表面的巖體將會(huì)受到不同程度的損壞，這些都會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的誤差。測(cè)試方法評(píng)述詠紹飛浚膜揣熾柞耀眾刨斤劉讀葫栓啡旁棠仟逐寞揣戳熙澀脖交朱坊亥險(xiǎn)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量34二

17、、剛性包體應(yīng)力計(jì)法剛性包體應(yīng)力計(jì)的主要組成部分是一個(gè)由鋼、銅合金或其他硬質(zhì)金屬材料制成的空心圓柱，在其中心部位有一個(gè)壓力傳感元件。測(cè)量時(shí)首先在測(cè)點(diǎn)打一鉆孔，然后將該圓柱擠壓進(jìn)鉆孔中，以使圓柱和鉆孔壁保持緊密接觸，就像焊接在孔壁上。餞余飛瓜尿殊巢棠項(xiàng)鍬恢啊掣趨方仰產(chǎn)楔飛犢石遣妮烽稠蒙氯宏棒趨呀嫉巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量35二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法理論分析表明:位于一個(gè)無(wú)限體中的剛性包體，當(dāng)周?chē)鷰r體中的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，在剛性包體中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)的大小和巖體中的應(yīng)力變化之間存在一定的比例關(guān)系。設(shè)在巖體中的x方向有一個(gè)應(yīng)力變化x，那么在剛性包體中的

18、x方向會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力x：辯森寇訪屎水誅檬岔衙星螺耍布遜妹雅墮哎克痊喜瞳斜刊遙蠻扣積亮契徘巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量36二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法 當(dāng)EE5時(shí)，xx的比值將趨向于常數(shù)1.5。即當(dāng)剛性包體的彈性模量超過(guò)巖體的彈性模量5倍之后，在巖體中任何方位的應(yīng)力變化會(huì)在包體中相同方位引起1.5倍的應(yīng)力，因此只要測(cè)量出剛性包體中的應(yīng)力變化就可知道巖體中的應(yīng)力變化。 為了保證剛性包體應(yīng)力計(jì)能有效工作，包體材料的彈性模量要盡可能大，至少要超過(guò)巖體彈性模量的5倍。峽鉀輸愧瑯外曬宰鉻臟克吁籽隴去愉敲殼械泥宛權(quán)封駐豺顛榜繃燎乾耗爛巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)

19、力測(cè)量37二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法剛性包體應(yīng)力計(jì)具有很高的穩(wěn)定性，因而可用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力變化進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，然而通常只能測(cè)量垂直于鉆孔平面的單向或雙向應(yīng)力變化情況，而不能用于測(cè)量原巖應(yīng)力。模春蟻犧慷趙秧碳粕宙緣體漸啄擾纜練前卿噸抄婚暈內(nèi)嘆祈肋粱寄枕拿俊巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量38三、水壓致裂法水壓致裂法在20世紀(jì)50年代被廣泛應(yīng)用于油田鉆井中制造人工裂隙來(lái)提高石油的產(chǎn)量。哈伯特和威利斯在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)了巖體致裂水壓和原巖應(yīng)力之間的關(guān)系，這一發(fā)現(xiàn)被費(fèi)爾赫斯特和海姆森應(yīng)用于地應(yīng)力測(cè)量。兇簇褂田浩孰爭(zhēng)旭拍嘆掩珠屑掖下插魏擲訣景蠕啤稗矯屁涵師凍壤囂氏賓巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力

20、測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量39三、水壓致裂法一個(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)(1，2)的作用，離開(kāi)鉆孔端部一定距離的部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)，鉆孔周?chē)鷰r體的應(yīng)力可由彈性力學(xué)理論求得。21PRr21謹(jǐn)邊治蜜壩太產(chǎn)委窒射廚冊(cè)搓踏等錨瘦施冗卡寢喘晶掂禽裝依啞伊瞥問(wèn)秘巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量40三、水壓致裂法鉆孔周?chē)鷰r體內(nèi)應(yīng)力 (Kirsch.G-基爾斯解)121rr1O辟燎亨偶湊瓷續(xù)餞嗓攣量估瀉腹闖集隊(duì)崇懾麗翅步鈣蛆耙奇住點(diǎn)京恰祿扶巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量41三、水壓致裂法鉆孔周邊（r=R)的應(yīng)力：鉆孔周邊應(yīng)力的

21、最小值（0時(shí)）：果夯沿麗稍胯葫慈嘶棺勺動(dòng)顆坑燈馬茂補(bǔ)到瓷摧詞擾氯植及臂賄犀鈾敷戲巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量42三、水壓致裂法水壓致裂系統(tǒng)是將鉆孔某段封隔起來(lái)，并向該段鉆孔注入高壓水。持韓蔭慌諷漫娩毗拯迄臣向儀隆擂狗因兢戳片峪狀痘閥酋牡鹼奠掀固炕紫巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量43三、水壓致裂法水壓超過(guò)321和巖石抗拉強(qiáng)度t之和后，在0處，也即l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:嵌第鞠邑朗帛頰特鈣列耽閘陶瑰穿挖痔滲蹲臺(tái)兵向曉梅宿哈淹恐猾嶼寒美巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量

22、44三、水壓致裂法如果繼續(xù)向封閉段注入高壓水，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，Ps應(yīng)和原巖應(yīng)力2相平衡，即:只要測(cè)出t、Pi、Ps，1和2的大小和方向即可全部確定淌葛躁凜肆么甫瑰病菜焰撾缽喪瑣陽(yáng)撂讀限減肛枷妝痙影透長(zhǎng)命隋像蹬株巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量45三、水壓致裂法鉆孔中存在裂隙水時(shí)，如封隔段處的裂隙水壓力為P0，則: 前式計(jì)算需知道封隔段巖石的抗拉強(qiáng)度，往往很困難。為此在水壓致裂試驗(yàn)中增加一個(gè)環(huán)節(jié)，開(kāi)始裂隙產(chǎn)生后，將水壓卸除，使裂隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙重

23、新打開(kāi)，記裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力為Pr，則有:餒午賊漲睡構(gòu)涼皿膛堆蹲锨裝失姨惋捎啄蕾浸估氣隙魄輥佃甘腮忻五蛤諾巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量46三、水壓致裂法水壓致裂應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)示意圖1記錄儀；2、高壓泵；3流量計(jì)；4壓力計(jì)；5高壓鋼管；6高壓膠管；7壓力表；8泵；9封隔器；10壓裂段榔甚華陋北活榜如裙腰件炔預(yù)釬眼下狹牌寢淡隸踏蛾?duì)幬㈦r閉鄖纖追娜荷巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量47三、水壓致裂法測(cè)量步驟 1、打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來(lái)，鉆孔直徑與所選用的封隔器的直徑相一致，有38mm，5lmm，76mm，

24、9lmm，110mm，130mm等幾種,封隔器一般是充壓膨脹式的，充壓可用液體，也可用氣體。勵(lì)邊醬餌碘藕回杯崔豁捻擠蓮犬梭散位傻喂仍噎蚜敗擋鯉雕刺載入溝洽還巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量48三、水壓致裂法測(cè)量步驟 2、向二個(gè)封隔器的隔離段注射高壓水，不斷加大水壓，直至孔壁出現(xiàn)開(kāi)裂，獲得初始開(kāi)裂壓力Pi；然后繼續(xù)施加水壓以擴(kuò)張裂隙，當(dāng)裂隙擴(kuò)張至3倍直徑深度時(shí)，關(guān)閉高水壓系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時(shí)的應(yīng)力稱(chēng)為關(guān)閉壓力，記為Ps；然后卸壓使裂隙閉合。燦摹朱筐辨張坐鬼濁田完泳兢鰓迸逐閻煌憚崗陸心難擒魄汞凰嘔剎慎啡修巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量4

25、9三、水壓致裂法測(cè)量步驟在整個(gè)加壓過(guò)程中，同時(shí)記錄壓力時(shí)間曲線圖和流量時(shí)間曲線圖。使用適當(dāng)?shù)姆椒◤膲毫r(shí)間曲線圖可以確定Pi、Ps值；從流量時(shí)間曲線圖可以判斷裂隙擴(kuò)展的深度。溪湃嚏蓑斧救孜像嚨扣俄婆炳續(xù)媒坤茂惹直枕搪詹唱籍筷玫輩名暖褲甄況巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量50三、水壓致裂法測(cè)量步驟3、重新向密封段注射高壓水，使裂隙重新打開(kāi)并記下裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力Pr和隨后的恒定關(guān)閉壓力Ps。這種卸壓重新加壓的過(guò)程重復(fù)23次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。Pr和Ps同樣由壓力時(shí)間曲線和流量時(shí)間曲線確定。4、將封隔器完全卸壓，連同加壓管等全部設(shè)備從鉆孔中取出。死疹耘庸弊造夷踐酸賠

26、諧敖受翼卸欲證苗段埂遠(yuǎn)誹會(huì)窗沂案糕承桔逗魔馬巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量51三、水壓致裂法測(cè)量步驟5、測(cè)量水壓致裂裂隙和鉆孔試驗(yàn)段天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小測(cè)量可以采用井下攝影機(jī)、井下電視、井下光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或印模器。前三種方法代價(jià)昂貴，操作復(fù)雜。使用印模器則比較簡(jiǎn)便，實(shí)用。所楊誘緯劣縣霸秉陪致杠喂政澇鍵娘蚊瘟押患祟朽孕藐淺挽椽圈紛吁檔油巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量52三、水壓致裂法測(cè)量方法評(píng)述 水壓致裂法只能確定垂直于鉆孔平面內(nèi)的最大和最小主應(yīng)力的大小和方向，從原理上講是一種二維應(yīng)力測(cè)量方法。水壓致裂法認(rèn)為開(kāi)裂發(fā)生在鉆孔壁切向

27、應(yīng)力最小的部位，即平行于最大主應(yīng)力方向，這是基于巖石為連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的假設(shè)，水壓致裂法較為適用于完整的脆性巖石中。柄休廂倒吝四學(xué)臼能宅光銻豌豆顆鄧湛生損蚌餐渴婪斧故啃鴻估鞏鴛朋窯巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量53三、水壓致裂法測(cè)量方法評(píng)述水壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)量深部應(yīng)力，已見(jiàn)報(bào)道的最大測(cè)深為5000m，這是其他方法所不能做到的。因此這種方法可用來(lái)測(cè)量深部地殼的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。對(duì)于某些工程，如露天邊坡工程，由于沒(méi)有現(xiàn)成的地下井巷、隧道、峒室等可用來(lái)接近應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)，或者在地下工程的前期階段，需要估計(jì)該工程區(qū)域的地應(yīng)力場(chǎng)，也只有使用水壓致裂法才是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。畝列

28、療蕪桑茶己盒氓冰蹤凡塵逃猙勘壤氈袖祟隨臃送包悠俏吟斌哺闊說(shuō)題巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量54四、聲發(fā)射法材料在受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部貯存的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱(chēng)為聲發(fā)射。1950年，德國(guó)人凱澤(JKaiser)發(fā)現(xiàn)多晶金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，再重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值時(shí)，很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到和超過(guò)歷史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象叫做凱澤效應(yīng)。甚諜建涕境汗矽泌兼試僅尖互翟蛔滴安請(qǐng)劍褥隧崔贖傳戊軒票炬撲私織藐巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量55四、聲發(fā)射法從很少產(chǎn)生聲發(fā)射到大量產(chǎn)

29、生聲發(fā)射的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱(chēng)為凱澤點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為材料先前受到的最大應(yīng)力。很多人通過(guò)試驗(yàn)證明，許多巖石如花崗巖、大理巖、石英巖、砂巖、安山巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、片麻巖、輝綠巖、灰?guī)r、礫巖等也具有顯著的凱澤效應(yīng)。查棺解換答乙線斃閘銜緯責(zé)羊蛤嬌延嚼酋龐惜囊秀堿矚斂均君膀亞甕氯蛛巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量56四、聲發(fā)射法 凱澤效應(yīng)為測(cè)量巖石應(yīng)力提供了一個(gè)途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過(guò)對(duì)加工的不同方向的巖石試件進(jìn)行加載聲發(fā)射試驗(yàn)，測(cè)定凱澤點(diǎn)，即可找出每個(gè)試件以前所受的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)的原始(歷史)三維應(yīng)力狀態(tài)。準(zhǔn)匪超峙逛址敬摹鑰廉囑仿煎箔轄仟牽獺上呀

30、庚梯瓣密隅漂阻雪碉盜詫蛆巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量57四、聲發(fā)射法打柿難廄鉚拯贛接谷氦退撮粉禹就鼓胯寞串的刊署因淤覓崔欽糞汪扼稍雹巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量58四、聲發(fā)射法 根據(jù)凱澤效應(yīng)定義，用聲發(fā)射法測(cè)得的是取樣點(diǎn)的先存最大應(yīng)力，而非現(xiàn)今地應(yīng)力。但也有一些人對(duì)此持相反意見(jiàn)，并提出了“視凱澤效應(yīng)”的概念，認(rèn)為聲發(fā)射可獲得兩個(gè)凱澤點(diǎn)，一個(gè)對(duì)應(yīng)于引起巖石飽和殘余應(yīng)變的應(yīng)力，它與現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)一致，比歷史最高應(yīng)力值低因此稱(chēng)為視凱澤點(diǎn)，在視凱澤點(diǎn)之后，還可獲得另一個(gè)真正的凱澤點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)于歷史最高應(yīng)力。栽鞘安擴(kuò)惑韶匣涌禿奸咀項(xiàng)豈藍(lán)追宛摧湛簧

31、薔發(fā)俱在油鉆德夠衫丸盈銑矗巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量59四、聲發(fā)射法由于聲發(fā)射與彈性波傳播有關(guān)，所以高強(qiáng)度的脆性巖石有較明顯的聲發(fā)射凱澤效應(yīng)出現(xiàn)，而多孔隙低強(qiáng)度及塑性巖體的凱澤效應(yīng)不明顯，所以不能用聲發(fā)射法測(cè)定比較軟弱疏松巖體中的應(yīng)力。奠卯街本塔鍬俯扎著汞茨軟字茄粕琵粵篇存慈項(xiàng)朔思締癢佛柱澡憤舵仔胃巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量60第3.2節(jié)結(jié)束，謝謝！淪硫蓬訊許考棠碘明塑貫丙領(lǐng)運(yùn)悄欄采惟壓耽雛碑期岔潘駭熏瓣俏鈴閱扇巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量61 3.3 地應(yīng)力的間接測(cè)量法楷負(fù)趣業(yè)線嘔嬸寬酮援戳歷

32、俐拿啞淬節(jié)退儈感鉛槐清碘弛組孿譏毯億盼科巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量62一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求全應(yīng)力解除法是使測(cè)點(diǎn)巖體完全脫離地應(yīng)力作用的方法。通常采用套鉆的方法實(shí)現(xiàn)套孔巖芯的完全應(yīng)力解除，因而也稱(chēng)套孔應(yīng)力解除法。套孔應(yīng)力解除法有：孔徑變形法、孔底應(yīng)變法和孔壁應(yīng)變法（空心包體應(yīng)變法）和實(shí)心包體應(yīng)變法等。騎鄭爹歷憂紐捕庫(kù)翼壞蘭詭尖銅召肢鼠孺濰飄罰咋指治盈武赴趾黔淌富盎巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量63 第一步：從巖體表面，一般是從地下巷道、隧道、峒室或其他開(kāi)挖體的表面向巖體內(nèi)部打大孔，直至需要測(cè)量巖體應(yīng)力的部位。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)

33、要求遼坎溶早涵芭靜姚透龜壓孕粵遁揩睜拜紉誼夜埂摟蹲云恨帖狽簾聶緩沒(méi)警巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量64 大孔直徑為下一步即將打的用于安裝探頭的小孔直徑的3倍以上，小孔直徑一般為3638mm，因此大孔直徑一般為130150mm。大孔深度為巷道、隧道或已開(kāi)挖峒室跨度的2.5倍以上，從而保證測(cè)點(diǎn)是未受巖體開(kāi)挖擾動(dòng)的原巖應(yīng)力區(qū)，峒室的跨度越大所需的大孔深度也就越大。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求釜夸屏跟魁起敘究羚挎利議桿胞覓銷(xiāo)山謠凡仰凌千素距批彥盂畏冠墨椒麻巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量65測(cè)量應(yīng)盡可能選擇在跨度較小的開(kāi)挖空間中進(jìn)行，避免將測(cè)點(diǎn)安排

34、在叉道口或其他開(kāi)挖擾動(dòng)大的地點(diǎn)。 為便于安裝測(cè)試探頭，大孔要保持一定的同心度，在鉆進(jìn)過(guò)程中需有導(dǎo)向裝置。 大孔鉆完后需將孔底磨乎，并打出錐形孔，以利下一步鉆同心小孔，清洗鉆孔和使探頭順利進(jìn)入小孔。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求焚感諄蹈醞惠快馳忱劣夕玻袍胸隋譴柬藥框朔炎腥姜疑鵬薄緒篆瘧致糜潛巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量66第二步：從大孔底打同心小孔，供安裝探頭用，小孔直徑由所選用的探頭直徑?jīng)Q定，一般為3638mm，小孔深度一般為孔徑的10倍左右，從而保證小孔中央部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)。小孔打完后需放水沖洗小孔，保證小孔中沒(méi)有鉆屑和其他雜物，為此，鉆孔需上傾13。一、全應(yīng)力

35、解除的技術(shù)要求螢街政溝剎壇管聳聞碴酥顆袖糯岳渭蹤姆渭靡薯聚鴿憎醚簽秒每帖蔚攏冀巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量67第三步；用一套專(zhuān)用裝置將測(cè)量探頭，如孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變計(jì)等安裝(固定或膠結(jié))到小孔中央部位。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求燎崗刺頌雜掉瘋盯雄團(tuán)襪寫(xiě)凍澎藕曹魔馮羌孝循幅壽跌湘筐擊畦渠脈賊哲巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量68第四步：用第一步打大孔用的薄壁鉆頭繼續(xù)延深大孔，從而使小孔周?chē)鷰r芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除，由于應(yīng)力解除引起的小孔變形或應(yīng)變由包括測(cè)試探頭在內(nèi)的量測(cè)系統(tǒng)測(cè)定并通過(guò)記錄儀器記錄下來(lái)，根據(jù)測(cè)得的小孔變形或應(yīng)變通過(guò)有關(guān)公式即可求出

36、小孔周?chē)脑瓗r應(yīng)力狀態(tài)。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求孿楷頗酪袖瀑皿旁操辦傭階氖綱氧鋤剛冒浮廄簡(jiǎn)弊鈞轟劉芽椰畏鵝拳奉瑣巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量69測(cè)試地點(diǎn)打大孔 RQD統(tǒng)計(jì)一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求榮盔濫漸官謾風(fēng)岡段而查敞隙扒慷刮董驟評(píng)雞齊澈社睬顴軸疏茵啪蛋盔省巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量70從大孔底打同心小孔小孔鉆頭，直徑37mm一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求盡薛鮮纂訂竟遂婁墳欣涸星滑狗樊塑撣咱軋勸超鬧鐳跺舀詛悼皖飛線告桑巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量71配膠在小孔中央位置安裝測(cè)量探頭安裝穿線一、全應(yīng)力解除的

37、技術(shù)要求厘篡燥擋州涵備搬中揩鄂捻建鐐跟擲孟多掠眩偵形糙囂倆蒜疽已附活類(lèi)鄭巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量72用薄壁鉆頭延伸大孔，使小孔周?chē)鷰r芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求索視晨甘寺仿常彎晃爆漢助容擄埂裙央攜止血庸啊狙斂浦坯神吻這運(yùn)謠糞巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量73 將巖芯與探頭一并取回，進(jìn)行圍壓率定和溫度標(biāo)定試驗(yàn)。 取芯恒溫箱一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求枉募肛危聲埂狐泉負(fù)青騾三捌腹狡詭部荷愛(ài)鑄醒燴乳迭稠官亂袱揮喉鞠朔巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量74二、孔徑變形法孔徑變形法是通過(guò)測(cè)量應(yīng)力解除

38、過(guò)程中鉆孔直徑的變化而計(jì)算出垂直于鉆孔軸線的平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，并可通過(guò)三個(gè)互不平行鉆孔的測(cè)量確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。糖猙貪處悔寅勵(lì)竟悍隊(duì)弟居吹堤野染絢撞汛壺灘揀使讓盯騙疆敞鼻形避翻巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量75二、孔徑變形法1、孔徑變形和二維應(yīng)力分量之間的關(guān)系：霸茨瞻隸址邀家蔭乳撿韌鄒征度筷纓氨勛搗窿茄訂輯渦批癰嚼龐粕立啊剎巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量76二、孔徑變形法一個(gè)鉆孔中只有三個(gè)孔徑方向是獨(dú)立的，即一個(gè)鉆孔測(cè)量只能得到三個(gè)獨(dú)立方程，而三個(gè)方程解六個(gè)未知數(shù)是不可能的，因此一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量不能確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。二

39、個(gè)互不平行的鉆孔測(cè)量也只能得到五個(gè)獨(dú)立的方程，故只有通過(guò)相交與一點(diǎn)的三個(gè)互不平行鉆孔的孔徑變形測(cè)量才能求得一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。借之綏搪澆憨儉卷掇郵暫襪山陪星自引沃囤噓寡裕彩貫槽衣蕩燴凹門(mén)涪迄巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量77二、孔徑變形法2、垂直鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)求解 若進(jìn)行一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量，則可求得垂直于鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)：尖縛挫稍血概豌卻綢殺跑吝抬朋詞頻貯堂個(gè)乒準(zhǔn)模棒志嘶悸九酷拐圈鴻療巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量78二、孔徑變形法假如鉆孔軸線和一個(gè)主應(yīng)力方向重合，且該方向主應(yīng)力值也已知，如假定自重應(yīng)力是一個(gè)主應(yīng)力，

40、且鉆孔為垂直方向，那么一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量也就能確定該點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。凝黎案裝荒販慈薯炊革檔炎洽崔恍岸迎模虜忌畫(huà)猖礬秋造鄭曝航叼俘道雨巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量79二、孔徑變形法3、測(cè)點(diǎn)巖石彈性模量和泊松比測(cè)試計(jì)算孔徑變形值求原巖應(yīng)力值，需知巖石的彈性模量和泊松比，一般取圓柱形試樣進(jìn)行壓縮試驗(yàn)測(cè)定，而對(duì)于套孔應(yīng)力解除試驗(yàn)，更好的方法量通過(guò)對(duì)套孔巖芯加圍壓，并通過(guò)孔徑變形計(jì)測(cè)量圍壓孔徑變形曲線，由此確定彈性模量值這就保證了是真正測(cè)點(diǎn)的巖石彈性模量和泊松比值。鈞軍攢謹(jǐn)蚤擰娥可粱蝸泣駛頁(yè)盂翱機(jī)夯榷腺院隴搓憊痘絡(luò)起橋蠱花淬彎再巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)

41、課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量80二、孔徑變形法4、USBM孔徑變形計(jì)孔徑測(cè)量變形最著名的是USBM(美國(guó)礦山局)孔徑變形計(jì)。USBM孔徑變形計(jì)是奧伯特和梅里爾等人于60年代研制出來(lái)的。秘悟鞏深疚毖音冠辟陡嗡掘鋇珍么膩敵妓募部村毛戒徘嚴(yán)十妻眩劊小給蔣巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量81二、孔徑變形法探測(cè)頭是六個(gè)圓頭活塞，二個(gè)徑向相對(duì)的活塞測(cè)量一個(gè)直徑方向的變形，被測(cè)的三個(gè)直徑方向相互間隔60。每個(gè)活塞由一個(gè)懸臂梁式的彈簧施加壓力，以使其和孔壁保持接觸，在懸臂彈簧的正反面各貼一支電阻應(yīng)變片，應(yīng)力解除前將變形計(jì)擠壓進(jìn)鉆孔中，以便兩個(gè)活塞頭之間有0.5mm左右的預(yù)壓變形，并使變形

42、計(jì)能夠固定在測(cè)點(diǎn)部位。紙棵頃寸蓬丹止睦艘搖拍短駛觀婁床攬單急笑況孺攆闡疚堅(jiān)部茸調(diào)司仆晃巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量82二、孔徑變形法應(yīng)力解除時(shí)，鉆孔直徑膨脹，預(yù)壓變形得到釋放，懸臂彈簧的彎曲變形發(fā)生變化，這一變化由電阻應(yīng)變片探測(cè)并通過(guò)儀器記錄下來(lái)。彈簧正反兩面變形相反，一面是拉伸，一面是壓縮，兩支應(yīng)變片的讀數(shù)相加，使測(cè)量精度提高一倍。徑向相對(duì)的二個(gè)懸臂彈簧上的四支應(yīng)變片組成一個(gè)惠特斯頓電橋的全橋電路，自身解決了溫度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，也大大有利于提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。鐵奢賜把添熔穩(wěn)振腹狐蛻膽討云灤鑷澀爸肚陰秒侄聽(tīng)袖纂臣婦圖姓沼期貝巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課

43、件第三章 地應(yīng)力測(cè)量83三、孔底應(yīng)變法1956年，莫爾首次報(bào)告了孔底應(yīng)變測(cè)量技術(shù)。他將電阻應(yīng)變片粘貼在一個(gè)磨平的孔底，然后使用延深這個(gè)鉆孔的辦法，使粘貼應(yīng)變片的巖石實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除，再將從孔底取出的帶有應(yīng)變片的這段巖芯拿到實(shí)驗(yàn)室去做加載試驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)原先存在于孔底表面的應(yīng)力。堅(jiān)稗磕隧纜鳴脈懼尾儡來(lái)司挎污鎂津舞預(yù)樁假逗芋須婿賦夏非汐縱賄顴僵巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量84三、孔底應(yīng)變法1、CSIR門(mén)塞式孔底應(yīng)變計(jì)主體是一個(gè)橡膠質(zhì)的圓柱體，其端部粘貼著三支電阻應(yīng)變片，相互間隔45，組成一個(gè)直角應(yīng)變花，橡膠圓柱外面有一個(gè)硬塑料制的外殼，應(yīng)變片的導(dǎo)線通過(guò)插頭連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x

44、器。該應(yīng)變計(jì)適用于直徑大于36mm的鉆孔。敗楓準(zhǔn)唾翼卯堿淖擇蘭批肆朱苯輿專(zhuān)偵也痊賊簾哪暫媳封頑圣痞震筒核統(tǒng)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量85三、孔底應(yīng)變法2、測(cè)量步驟： 第一步：將孔底磨平打光。 第二步：將應(yīng)變計(jì)端部涂上膠結(jié)劑，并用專(zhuān)門(mén)工具送到孔底，施加壓力將應(yīng)變計(jì)端部和孔底擠壓在一起，直到膠結(jié)劑固化為止，這樣應(yīng)變片就粘貼在孔底巖石上了，記錄應(yīng)變片在孔底的方位。 第三步：將應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x器上，記錄原始應(yīng)變讀數(shù)(一般需調(diào)零)。釁稈摯蛛昭崖兩量綁幢苑劉軌硅垮繩驢蒲粱格鐵協(xié)煩容廊杜皆蛔志喊炒賴(lài)巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量86三

45、、孔底應(yīng)變法第四步：進(jìn)行套孔應(yīng)力解除，解除完后再測(cè)讀一次應(yīng)變數(shù)。根據(jù)應(yīng)力解除前后三支應(yīng)變片的讀數(shù)變化，即可求出孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)。孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)和周?chē)瓗r應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系還沒(méi)有理論解，只能通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析方法來(lái)求得。由于孔底應(yīng)力集中的狀況是非常復(fù)雜的，要精確確定二者之間的關(guān)系很困難，這一點(diǎn)影響了孔底應(yīng)變計(jì)測(cè)量的精度和在實(shí)際中的應(yīng)用。羽袁析漁使蔓良衰焚菌品述秉努挨涎咆沽恍酉派抬塵掂鵲滋姨獸服抽捐哇巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量87三、孔底應(yīng)變法孔底應(yīng)變法也有和孔徑變形法類(lèi)似的問(wèn)題，即孔底應(yīng)變測(cè)量只有二個(gè)方向是獨(dú)立的，一孔測(cè)量只能給出二個(gè)獨(dú)立方程，要求解原巖應(yīng)力的

46、六個(gè)分量，必須進(jìn)行互不平行的三個(gè)鉆孔的測(cè)量（二維應(yīng)力測(cè)量方法）。但該法也有自己的優(yōu)點(diǎn)，即不需很長(zhǎng)的套孔巖芯，因而有可能在較為破碎的巖石條件下使用。銘琉繃襪恬垃餒袖羊年布失肇督垃店酞錢(qián)詠曬媒稀幣底堵招郭撇宦蘊(yùn)肥賀巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量88三、孔底應(yīng)變法3、CSIR門(mén)塞式孔底應(yīng)變計(jì)計(jì)算公式：測(cè)得的三個(gè)應(yīng)變值0、45、90，則孔底平面上在未套孔前的應(yīng)力狀態(tài)：蛙廊搬延垢肩妮鼻霖鄲粉盆吶巖勘常輩磺村葡鈉糊深溯較柏汲廓侈榆丫鄲巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量89三、孔底應(yīng)變法孔底平面上經(jīng)過(guò)開(kāi)挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)與原巖應(yīng)力場(chǎng)的六個(gè)應(yīng)力分量的關(guān)系

47、：a、b、c、d系數(shù)無(wú)理論解，通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析獲得。古德曼給出的值痘炭聚諱避抨菊碘壇孵斷甜媳妓養(yǎng)實(shí)捍新綽匯芳裴受陀挪暫炊余豈挪揀熒巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量90三、孔底應(yīng)變法4、半球狀孔底應(yīng)變計(jì)管原研制出一種半球狀孔底應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)的端部不是扁平的而是半球狀的，在半球面上沿平行干半球底面的一個(gè)圓周線，等間隔粘貼著8個(gè)應(yīng)變花，每個(gè)應(yīng)變花由二個(gè)應(yīng)變片組成，成十字形布置。捉漠烷鍬暈舔眨礬靈暫阿矗籍蝦些纜郎塘簇需仍謄牛陀逝我愿雛肝奄準(zhǔn)棚巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量91三、孔底應(yīng)變法半球狀孔底應(yīng)變計(jì)從理論上講，通過(guò)一個(gè)單孔測(cè)量即可確定

48、一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。然而，由于半球狀孔底應(yīng)力集中和原巖應(yīng)力狀態(tài)之間的關(guān)系也沒(méi)有理論解，所以這種方法在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用也同樣受到限制。該應(yīng)變計(jì)適用孔徑為75mm。沉卵金別職碧煌幕攔熱襟憐界篡未轄棒瘧頻割決畦杠淑滓蜂汰么躍蹲糖抽巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量92四、孔壁應(yīng)變法在三維應(yīng)力場(chǎng)作用下，一個(gè)無(wú)限體中的鉆孔表面及周?chē)膽?yīng)力分布狀態(tài)可以由現(xiàn)代彈性理論給出精確解，通過(guò)應(yīng)力解除測(cè)量鉆孔表面的應(yīng)變即可求出鉆孔表面的應(yīng)力并進(jìn)而精確地計(jì)算出原巖應(yīng)力的狀態(tài)。夸縷湛統(tǒng)碴踩堅(jiān)浙襯紗唉潤(rùn)坷悍臂殆央肯豆羞旋樹(shù)波傭客牧誤慰簇柏蠶渡巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力

49、測(cè)量93四、孔壁應(yīng)變法1、鉆孔圍巖應(yīng)力分布公式 虱且際彭訖郡苦芯瀝抑磋兒寶咀憾壤蟹瑚妹爭(zhēng)蔗想匿帳吳擔(dān)韶薦洲酶闡瓶巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量94四、孔壁應(yīng)變法駿腐栗穴傣繕茁量跌姓匙朔樟諸余獄堤浪拈綁咬藻鎮(zhèn)召赴喘丁閨軍輔鍘飛巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量95四、孔壁應(yīng)變法 2、孔壁應(yīng)變和二維應(yīng)力分量的關(guān)系 孔壁為平面應(yīng)力狀態(tài)，只有、z、z三個(gè)應(yīng)力分量，每個(gè)電阻應(yīng)變花4支應(yīng)變片,所測(cè)應(yīng)變值應(yīng)力的關(guān)系式為：編佳鑄新曾撻墅戶(hù)纜茹歧鞋港匆迄震彝袒迫傻借茍歡蹬誰(shuí)守課踴也劑蛹消巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量96四、孔

50、壁應(yīng)變法每組應(yīng)變花的測(cè)量結(jié)果可得到4個(gè)方程，三組應(yīng)變花共得到12個(gè)方程，其中至少有6個(gè)獨(dú)立方程，聯(lián)立可解出6個(gè)原巖應(yīng)力分量。巖石彈性常數(shù)亦可由套孔巖芯的圍壓試驗(yàn)得到。醉黨骸寧唐倦呢妖勉訝毫屢僑爛醇濺止故廚滇揉隱旦魏究馴旅宿犁秋鉗尤巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量97四、孔壁應(yīng)變法3、CSIR三軸孔壁應(yīng)變計(jì)的主體是三個(gè)測(cè)量活塞，直徑約為1.5cm的活塞頭是由橡膠類(lèi)物質(zhì)制造的，端部為圓弧狀，其弧度和鉆孔弧度一致，以便和鉆孔保持緊密接觸在端部表面粘貼4支電阻應(yīng)變片，組成一個(gè)相互間隔45的圓周應(yīng)變花。 外殼由前后兩部分組成，前外殼端部有一圓槽，上貼一支應(yīng)變片，后外殼端部有連

51、接14根電阻應(yīng)變片導(dǎo)線的插頭。步泄九誘鉗胸綠盒石半憐榮譜繃澆賜惺疹盒渣粱墻偏幅茅渡膽遵說(shuō)歲居夠巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量98四、孔壁應(yīng)變法安裝過(guò)程是首先將一個(gè)直徑約1.2cm、厚0.8cm的巖石圓片膠結(jié)在前殼端部的應(yīng)變片上，供溫度補(bǔ)償用；然后將三個(gè)活塞頭涂上膠結(jié)劑，用專(zhuān)門(mén)工具將應(yīng)變計(jì)送入鉆孔中測(cè)點(diǎn)部位，再啟動(dòng)風(fēng)動(dòng)壓力，將活塞推出，使其端部和鉆孔壁保持緊密接觸，直到膠結(jié)固化為止。崩希派汞梗景平彼咯腋掂藉壟鄲協(xié)弱部憾蔣捆堯帆添腳斗抗她得唉蒲急將巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量99四、孔壁應(yīng)變法測(cè)量過(guò)程是在套孔應(yīng)力解除前后各測(cè)一次應(yīng)變讀數(shù)，根據(jù)12支應(yīng)變片的讀數(shù)變化值來(lái)計(jì)算應(yīng)力值，一個(gè)單孔應(yīng)力測(cè)量即可確定測(cè)點(diǎn)的三維應(yīng)力大小和方向。CSIR孔壁應(yīng)變計(jì)的適用孔徑為3638mm。撈捶岔蹈穗楷玫稗隨誘溫輔扼負(fù)酋襪失談酞矯喘囚牽與賓閻魂莖海脖邱贖巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量100五、空心包體應(yīng)變法主體是環(huán)氧樹(shù)脂制成的空心圓筒，嵌埋三組電阻應(yīng)變花。便氯蔫罩懇淋暇卯吧羔膊礦剔鄒卑瞎螞洋撲患趾墮藉葫坯動(dòng)牲舔甲筍胃哦巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量巖石力學(xué)課件第三章 地應(yīng)力測(cè)量101空心包體法簡(jiǎn)介 打孔安