7、岩体应力测试(孔壁应变法测试、孔径变形法测试、孔底应变法测试、表面应变法测试).pdfVIP

岩体应力测试

包括：孔壁应变法测试、孔径变形法测试、孔底应变法测试、表

面应变法测试

岩体应力是泛指岩体内部存在的应力。在天然状态下，岩体内部

存在的应力，称为岩体初始应力（或天然应力、原始应力）；在岩体

被扰动后，扰动范围内重分布的应力，称为岩体二次应力。

岩体初始应力，不仅与岩体自重、地质构造运动有关；而且与成

岩过程的物理化学变化、地形地貌、地温梯度、岩性特性等有着密切

关系，是一种复杂的、综合性的应力状态。

为了了解岩体初始应力状态，最有效的方法就是在现场进行测

试。岩体应力的测试方法很多，且各有利弊。常用的是套钻岩芯应变

解除法。岩体应力测试是以弹性理论为基础，假定岩体为均质、连续、

各向同性的线弹性体基础上进行的。

（一）孔壁应变法测试

孔壁应变法测试，是通过在钻孔套钻应力解除过程中，量测某点

的孔壁应变，反算该点的三向应力大小和方向，据此计算岩体初始应

力。本测试方法适用于无水、完整或较完整岩体。

应力测试段内，岩件府均一、完整。测点应选在应力扰动区外。

应力扰动区范围，一般为洞室直径的2倍。

测试前后应对试段、钻孔、岩芯及解除岩芯进行地质描述。主要

内容为：钻孔钻进情况、

岩性、岩体结构面性状、测点应力现象等，并收集相关地质图。

1、测试孔主要要求

用大孔径钻头钻至预定测试深度，并磨平孔底。取出岩芯，进行

描述。

用小孔径钻头钻测试孔，与大孔同轴，深50cm。取出岩芯并描

述。当孔壁不光滑时，应采用扩孔器扩孔。

清洗测试孔，并对孔壁进行干燥处理。

试前需进行应变计安装。用安装器将应变计送入测试孔，就位定

向，并施加一定的预压力，使应变计牢固地黏结在孔壁上，取出安装

器，量测测点方位及深度。

2、测试要点

向钻孔注水，每隔10min读数一次，连续3次读数相差不超过

5με时，即认为稳定，并将此读数作为初始值。

按预定分级深度钻进，进行套钻解除，每级深度宜为2cm。每解

除一级深度，停钻读数，连续读取2次。

套钻解除深度应超过孔底应力集中影响区。解除至一定深度后，

应变计读数趋于稳定。但最小解除深度，即应变计中应变丛至解除孔

孔底不得小于岩芯外径的1倍。

向钻孔内继续注水，每隔10min读数一次，连续3次读数之差

不超过5με，可认为稳定，不再解除。

在现场测试完成后，应立即将解除后的岩芯连同其中的应变计放

入围压器中进行围压率定试验。

3、测试成果整理

根据岩芯解除应变值和解除深度，绘制解除过程瞳线，用于岩体

应力计算。

根据围压试验资料，计算岩石弹性模量和泊松比。

岩体空间应力计算参照有关规程、规范。

（二）孔径变形法测试

孔径变形测试法，是用四分向环式钻孔变形计测量岩体内某点的

平面或三向应力大小和方向，适用于完整和较完整岩体。测试岩体空

间应力，应采用三孔交汇法。

应力测试段内，岩性应均一、完整。测点应选在应力扰动区外。

应力扰动区范围，一般为洞室直径的2倍。

测试前后应对试段、钻孔、岩芯及解除岩芯进行地质描述。主要

内容同孔壁应变测试。

测试前，孔径变形计应进行率定；安装应符合有关规定，与孔壁

应变法测试基本相同。测试及稳定标准、岩芯围岩试验同孔壁应变法

测试。

测试成果整理如下：

根据套钻解除时的仪器读数和解除深度，绘制解除过程曲线，用

以计算岩体应力。

根据围压试验资料，计算岩石弹性模量和泊松比。

岩体空间应力和平面应力计算参照有关规程、规范。

（三）孔底应变法测试

孔底应变测试法，是在测试孔孔底粘贴三片电阻片，然后进行套

钻解除，测量孔底应变，根据三个测孔测得的应变值来推求岩体的初

始应力。该方法适用于无水、完整和较完整岩体。

应力测试段内，岩性应均一、完整。测点应选在应力扰动区外。

应力扰动区范围，一般为洞室直径的2倍。

测试前后应对试段、钻孔、岩芯及解除岩芯进行地质描述。主要

内容同孔壁应变测试。

测试孔应钻进至满足测试要求的合适部位，先用粗磨钻头将孔底

磨平，再用细磨钻头精磨后清洗孔底，