地应力测试是
工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数,主要靠实测求得,特别是构造活动较强烈及地形起伏复杂的地区。
地球在各种动力运动作用下,在地壳中产生各种应力场,使地壳物质处于其综合作用之下,产生了内应力效应,这种应力即
地应力。
从
岩石工程来说,岩体地应力主要来源于
地质构造运动和岩体自重。它对正确认识岩体的力学性质,研究围岩的破坏机制,掌握
地应力对岩石工程(如
坝基、
地下建筑物、岩石边坡等)的影响,充分发挥
围岩的自承能力,都是极为重要的。
地应力测试的
地球物理法(包括声发射率法、声波法、地震波法)和电阻率法也在研究中。应力解除法分为:孔壁应力解除法和孔底应力解除法两种。
从岩石表面向岩体内先钻一测量孔,孔深超过表面松动范围和应力集中区,然后在孔内安设测量元件,如钻孔变形计、压磁应力计或孔壁应变计等。前者按径向以45度间隔布置,后两者以120度间隔布置。在测记初始值后,在测量孔外用同心套钻钻取岩芯,使岩芯与围岩脱离。在套钻过程中同时测记各测量元件的读数,直到作用在岩芯上的应力被解除而产生弹性恢复,各测量元件读数不变时停止套钻。根据应力解除前后测得的变形或应变差值,计算出地应力的大小和方向。
应力恢复法先在
岩石表面安设测微计(如钢弦式应变计、电阻片式应变计、
千分表等),测记初始值后进行垂直于岩面的切割,以解除岩体中的应力,同时测记测微计读数变化,而后将液压枕插人切槽中,并灌注
水泥砂浆填实。待水泥砂浆凝固后,利用液压枕向岩体加压,直到测微计恢复到初始值,此时的压力即为岩体中的地应力值。
试验时先钻一深孔达所需部位,用可膨胀的橡皮封隔器封隔一段钻孔,泵入液体对这段钻孔加压,同时记录液压随时间的变化。当增压到
孔壁岩体破裂时,压力随之下降,经稳压一段时间后停止加压,待压力降到某一定值后结束试验。根据测试结果,绘制“压力与时间关系曲线”,按
弹性力学理论计算出地应力值。如在试验段用印模橡胶套筒向孔壁加压,可在其上印出破裂印痕。印痕方向也可用井下
定向仪、
钻孔电视或
超声波钻孔电视测定。