地应力测试
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,目前主要靠实测求得,特别是构造活动较强烈及地形起伏复杂的地区。
由于应力不能直接测得,只能通过测量应力变化引起的诸如位移、应变等物理量的变化值,然后基于某种假设反算出应力值。因此,目前国内外使用的所有应力测量方法,都是在平硐壁面或地表露头面上打钻孔或刻槽,引起应力扰动,然后用探头测量由应力扰动而产生的各种物理量变化值的方法来实现。1
基本信息
- 中文名
地应力测试
- 应用领域
工程岩体稳定性分析及工程设计
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
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。
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。
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。
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。