应力解除法测试地应力.docx

应力解除法测试地应力 应力测试方法与原理 1测试方法 测试采用应力解除法，测试系统构成主要是 YJ—H4 静态电阻应变仪和36— 2 型四分向钢环式钻孔变形计(简称变形计),利用变形计测量岩体内某点的空 间应变大小和方向。安装在钻孔内的探头上粘贴有 4个薄壁钢环(电阻应变片), 变形计是通过感应元件的触头与钻孔岩壁紧密接触来接受孔径变形讯号， 由应变 计 测量变形变化量， 然后根据率定曲线换算为孔径变形。 此种测量法的突出特点是 感应元件安装在变形计的内部， 不与钻孔岩壁直接接触， 因此变形计可在室内预 先安装、设定，不仅在现场操作简便，可以重复使用，而且测量元件具有良好的 线性、稳定性及防水性能。 2测试原理 套钻孔径应力解除法的应力测量是建立在弹性理论的基础上， 而岩体为裂隙 介质，并非理想的弹性体， 如果岩体完整或比较完整而应力又不太高时， 岩体介 质可作线弹性体假设。测量时根据被钻进切割的岩芯的弹性恢复 (应变或变形) 来计算地应力大小和方向。变形计的结构元件主要是贴有电阻片应变计的圆钢 环，4个圆钢环放置在钢环特制架上， 4个钢环分别呈45。夹角。试验时每对钢柱 塞触头， 一端压在钢环上，另一端伸出元件的外套与小孔径钻孔孔壁紧密接触， 钢环 受力变形， 通过解除岩芯前后的变形或应变差值获取文、 晚、是、盈四个变形量， 由此可以计算出岩体中钻孔横截面上平面主应力大小和方向。 3现场试验 1主要测试仪器设备及材料的配备 (1)每个测量断面配置不少于5支936～2型变形计； (2)YJ--H4 静态电阻应变仪(附预调平衡箱)1 套 ， 16芯屏蔽电缆1500m (3)惠斯登电桥1台； (4)钻孔定向器1套； (5)应变计率定架1套； (6)钻机1部(含若干万36mm 130jam钻具及钻头); (7)水泵1台； (8)钻孔弹模率定器1 套。 在进驻测试现场前， 除测试仪器、 设备及材料配备齐全外， 有关的测试仪器 必须进行计量鉴定， 鉴定合格后才能进行测试； 同时要对各个变形计上的钢环进 行位移与应变关系曲线率定。 4 测点布置及要求 测点的位置如图 1所示。左洞掌子面里程 ZK41+545 ,右洞掌子面里程 YK41+567。 D 图 1 测点布置示意图 (1)在左洞的左边墙距离地面 lm 高处布置测量钻孔一个，编号为 D, 用于测量靠山 侧地应力： (2)在右洞的掌子面距离地面 lm 高处布置测量钻孔一个， 编号为 C, 用于测量掌子 面前方的地应力； (3)在右洞的右边墙距离地面 lm 高处布置测量钻孔一个， 编号为 B, 用于测量靠山 侧的地应力； (4)根据业主的要求，在右洞 YK41+400 附近右边墙距离地面 lm 高处布置测量钻孔 一个，编号为 A, 用于测量破坏区的应力情况。对钻孔(或测点)布置满足规程对 试点布置要求如下： ①测段内及测段附近岩体完整或较完整，岩性均一： ②本次测量岩体中某一点平面应力； ③钻孔向上的倾斜角度应不大于5℃的水平孔。 5 现场测试步骤 (1)选定试点，安装钻机； (2)用直径130mm 的钻头开孔，并钻至测试部位； (3)用直径130ram 的磨平兼锥形钻头， 钻出深度约5～6cm 的喇叭口(便于小孔定位 和变形计安装); (4)用口径为36mm 的钻头，钻孔30cm 深，并将小孔冲洗干净； (5)变形计接在特制的定向器上，用钻杆缓慢送人小孔内，其变形计压缩量控制 在 0 . 2~04 mm 之间； (6)取出钻杆与定向器，记录各钢环在钻孔中的方向； (7)将变形计的测量电缆线自解除钻具中引出， 按规定的顺序接在电阻应变仪上； (8)向钻孔中冲水， 每 隔 1 0min读数一次， 连续三次读数相差不超过5pe即为稳定， 方可开钻解除； (9)在解除过程中每钻进2cm 时，记录下各钢环的读数， 到 3 0cm 前后若连续两次读 数不大于士5弘e确认为稳定，即可停钻； (10)取出钻具和岩芯，该段试验即告结束，下段试验重复上述步骤。 6 现场测试段成果的判定 现场地应力的测试过程也就是应力解除过程， 一般判定某测试段成功与否， 是看 其应力解除过程中是否满足或接近解除深度^与释放应变E 典型曲线形式。 Ⅲ—e 典型曲线可划分为4个阶段，如图2所示，其中： I 区：为无应力影响区，应力解除深度尚影响不到测量元件的变化。 Ⅱ区：为应力集中区，由套钻解除引起的孔底应力集中。 Ⅲ区：为应力释放区，随着应力解除深度的增加，在 第Ⅱ阶段应力集中所产生的附加应变自行消失， 解除应变逐渐增大。 附加应变对 取值并无影响，初始