地应力测试
测定天然状态下岩体内部应力的技术
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。
地应力测试介绍
地应力测试的含义
测定天然状态下岩体内部应力的技术。
地应力
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
地应力测试的重要性
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。
主要测试方法
地应力测试方法有:应力解除法、应力恢复法和水压致裂法3种。
应力解除法
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。
①、孔壁应力解除法
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。
用孔壁应变计可实现单孔全应力测量,但对应变计的粘贴防潮技术要求高。
②孔底应力解除法
将测量元件(以门塞式应变计为代表)安装在磨平的钻孔底部岩石面上,并继续钻进,测量钻孔端部岩芯应力解除前后的应变变化量,据此计算地应力。
与孔壁应力解除法相比较,要求解除的岩芯短且费用较低。
应力恢复法
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。
这种测试方法简便,但只能在岩体表面,且主应力方向为已知时,测量地应力的大小。但应指出该值为应力调整后之应力。
水压致裂法
应用前提
水压致裂法是目前测量地壳深部地应力的唯一方法。其前提是:
①、岩石为线弹性各向同性。
②、岩石是非渗透性的。
③、岩石中有一主应力分量与钻孔轴线平行。
使用方法
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超声波钻孔电视测定。
参考资料
最新修订时间:2024-01-11 21:05
目录
概述
地应力测试介绍
应力解除法
参考资料