巖石力學(xué)第三章 地應(yīng)力測(cè)量ppt課件

1、巖石力學(xué)巖石力學(xué)巖 石 力 學(xué)巖 石 力 學(xué)遼寧科技大學(xué)遼寧科技大學(xué)Rock Rock MechanicsMechanics巖石力學(xué)巖石力學(xué)第三章 地應(yīng)力及其測(cè)量巖石力學(xué)巖石力學(xué)3.1 地應(yīng)力成因及基本規(guī)律巖石力學(xué)巖石力學(xué)基本概念基本概念地應(yīng)力：存在于地層中的未受工地應(yīng)力：存在于地層中的未受工程擾動(dòng)的天然應(yīng)力。也稱巖體初始程擾動(dòng)的天然應(yīng)力。也稱巖體初始應(yīng)力、原巖應(yīng)力或絕對(duì)應(yīng)力。應(yīng)力、原巖應(yīng)力或絕對(duì)應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性1 1、地應(yīng)力是引起各種地下或露天巖石開(kāi)挖工、地應(yīng)力是引起各種地下或露天巖石開(kāi)挖工程變形和破壞的根本作用力。程變形和破壞的根本作用力。

2、 區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。2 2、傳統(tǒng)的巖石工程的開(kāi)挖設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)、傳統(tǒng)的巖石工程的開(kāi)挖設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)類比法有局限性。類比法有局限性。 小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比的方法小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比的方法往往是有效的。往往是有效的。 大規(guī)模和深部的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比法有不大規(guī)模和深部的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)類比法有不足。足。巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性3 3、地應(yīng)力是巖石工程數(shù)值分析與計(jì)算的、地應(yīng)力是巖石工程數(shù)值分析與計(jì)算的必要前提條件。必要前提條件。4 4、地應(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。、地應(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 地震預(yù)報(bào)、

3、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦油井的穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦斯突出等。斯突出等。巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性一、地應(yīng)力測(cè)量的必要性 4 4、對(duì)地應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有誤。、對(duì)地應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有誤。 5 5、地應(yīng)力的大小和方向不可能通過(guò)數(shù)學(xué)、地應(yīng)力的大小和方向不可能通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算或模型分析的方法來(lái)獲得。計(jì)算或模型分析的方法來(lái)獲得。重力作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是引起地應(yīng)力的主要重力作用和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是引起地應(yīng)力的主要原因，地應(yīng)力的狀態(tài)復(fù)雜多變。原因，地應(yīng)力的狀態(tài)復(fù)雜多變。因此，非常有必要進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。因此，非常有必要進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量。巖

4、石力學(xué)巖石力學(xué)二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史 人們認(rèn)識(shí)地應(yīng)力還只是近百年的事，人們認(rèn)識(shí)地應(yīng)力還只是近百年的事，19121912年瑞士地質(zhì)學(xué)家海姆在大型越嶺隧道的施工年瑞士地質(zhì)學(xué)家海姆在大型越嶺隧道的施工過(guò)程中，通過(guò)觀察和分析，首次提出了地應(yīng)過(guò)程中，通過(guò)觀察和分析，首次提出了地應(yīng)力的概念，并假定地應(yīng)力是一種靜水應(yīng)力狀力的概念，并假定地應(yīng)力是一種靜水應(yīng)力狀態(tài)，即地殼中任意一點(diǎn)的應(yīng)力在各個(gè)方向上態(tài)，即地殼中任意一點(diǎn)的應(yīng)力在各個(gè)方向上均相等，且等于單位面積上覆巖層的重量。均相等，且等于單位面積上覆巖層的重量。hvH海姆假設(shè)海姆假設(shè)巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史192

5、61926年，蘇聯(lián)學(xué)者金尼克修正了海姆的靜年，蘇聯(lián)學(xué)者金尼克修正了海姆的靜水壓力假設(shè)，認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力水壓力假設(shè)，認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆巖層的重量，而側(cè)向應(yīng)力等于上覆巖層的重量，而側(cè)向應(yīng)力( (水平應(yīng)水平應(yīng)力力) )是泊松效應(yīng)的結(jié)果，其值應(yīng)為是泊松效應(yīng)的結(jié)果，其值應(yīng)為HH乘以乘以一個(gè)修正系數(shù)一個(gè)修正系數(shù)側(cè)壓力系數(shù)）。他根據(jù)側(cè)壓力系數(shù)）。他根據(jù)彈性力學(xué)理論，以為：彈性力學(xué)理論，以為：,1vhHHH1金尼克假設(shè)金尼克假設(shè)巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史朗金認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆朗金認(rèn)為地殼中各點(diǎn)的垂直應(yīng)力等于上覆巖層的重量，而側(cè)向應(yīng)力巖層的重量，

6、而側(cè)向應(yīng)力( (水平應(yīng)力水平應(yīng)力) ) 應(yīng)為應(yīng)為HH乘以一個(gè)修正系數(shù)乘以一個(gè)修正系數(shù)側(cè)壓力系數(shù)）。側(cè)壓力系數(shù)）。他根據(jù)松散介質(zhì)理論，以為：他根據(jù)松散介質(zhì)理論，以為：2,()42vhHHtgH2()42tg朗金假設(shè)朗金假設(shè)巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史地質(zhì)學(xué)家李四光地質(zhì)學(xué)家李四光本世紀(jì)本世紀(jì)2020年代，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家李年代，我國(guó)地質(zhì)學(xué)家李四光指出，四光指出，“在構(gòu)造應(yīng)力的作用僅在構(gòu)造應(yīng)力的作用僅影響地殼上層一定厚度的情況下，影響地殼上層一定厚度的情況下，水平應(yīng)力分量的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)垂水平應(yīng)力分量的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)垂直應(yīng)力分量直應(yīng)力分量” ” 。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、地應(yīng)力認(rèn)

7、識(shí)的歷史二、地應(yīng)力認(rèn)識(shí)的歷史哈斯特地應(yīng)力實(shí)測(cè)哈斯特地應(yīng)力實(shí)測(cè)2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代，哈斯特最先年代，哈斯特最先在斯堪的納維亞半島開(kāi)展了地在斯堪的納維亞半島開(kāi)展了地應(yīng)力測(cè)量工作。應(yīng)力測(cè)量工作。哈斯特發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部哈斯特發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大水平主應(yīng)力一般為垂直的最大水平主應(yīng)力一般為垂直應(yīng)力的應(yīng)力的1 12 2倍，其至更多；在倍，其至更多；在某些地表處測(cè)得的最大水平應(yīng)某些地表處測(cè)得的最大水平應(yīng)力高達(dá)力高達(dá)7MPa7MPa，從根本上動(dòng)搖了，從根本上動(dòng)搖了地應(yīng)力是靜水壓力的理論和以地應(yīng)力是靜水壓力的理論和以垂直應(yīng)力為主的觀點(diǎn)。垂直應(yīng)力為主的觀點(diǎn)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的

8、成因(1)(1)、大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場(chǎng)、大陸板塊邊界受壓引起的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的成因(2)(2)、地幔熱對(duì)流引起的應(yīng)力場(chǎng)、地幔熱對(duì)流引起的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的成因地幔熱對(duì)流碰撞、爬升、海岸）地幔熱對(duì)流碰撞、爬升、海岸）巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的成因(3)(3)、由地心引力引起的應(yīng)力場(chǎng)、由地心引力引起的應(yīng)力場(chǎng)(4)(4)、地溫梯度引起的應(yīng)力場(chǎng)、地溫梯度引起的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的成因(5)(5)、巖漿侵入引起的應(yīng)力場(chǎng)、巖漿侵入引起的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的

9、成因(6)(6)、地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)、地質(zhì)構(gòu)造產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力的成因三、地應(yīng)力的成因(7)(7)、地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)、地表剝蝕產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng)巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律1 1、地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定、地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù)應(yīng)力場(chǎng)，它是時(shí)間和空間的函數(shù) 地應(yīng)力在絕大部分地區(qū)是以水平應(yīng)力為主地應(yīng)力在絕大部分地區(qū)是以水平應(yīng)力為主的三向不等壓應(yīng)力場(chǎng)，三個(gè)主應(yīng)力的大小和的三向不等壓應(yīng)力場(chǎng)，三個(gè)主應(yīng)力的大小和方向是隨著空間和時(shí)間而變化的。方向是隨著空間和時(shí)間而變化的。整體而言，地應(yīng)力的變化是不大

10、的。如我整體而言，地應(yīng)力的變化是不大的。如我國(guó)的華北地區(qū)，地應(yīng)力場(chǎng)的主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽鲊?guó)的華北地區(qū)，地應(yīng)力場(chǎng)的主導(dǎo)方向?yàn)楸蔽鞯浇跂|西的主壓應(yīng)力。到近于東西的主壓應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律 2 2、實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量、實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量垂直應(yīng)力垂直應(yīng)力 隨深度線隨深度線性增加。性增加。平均密度平均密度約為約為27KN/m327KN/m3kPaHv27巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律3 3、水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力、水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力, h,max, h,max與與vv之比值一般為之比值

11、一般為0.50.55.55.5，在很多情況下，在很多情況下比值大于比值大于2 2。 4 4、平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度、平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小，且趨近于增加而減小，且趨近于1 1。 霍克和布朗回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果：霍克和布朗回歸統(tǒng)計(jì)結(jié)果：,10015000.30.5h avvHH巖石力學(xué)巖石力學(xué)在深度不大的情況下，在深度不大的情況下，h,avh,avvv的值相的值相當(dāng)分散隨著深度當(dāng)分散隨著深度添加，該值的添加，該值的變化范圍逐步變化范圍逐步減少，并向減少，并向1 1附近集中，這附近集中，這說(shuō)明在地殼深說(shuō)明在地殼深部有可能出現(xiàn)部有可能出現(xiàn)靜水壓力狀態(tài)靜水壓力狀態(tài)的情況。的情

12、況。三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律5 5、最大水平主應(yīng)力、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力也隨和最小水平主應(yīng)力也隨深度呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。深度呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。,max,min6.7 0.0444 ()0.8 0.0329 ()hhH MPaH MPa709011013015017019021023025003691215應(yīng) 力 值 (MPa)深度 (m)最 大 水 平 主 應(yīng) 力最 小 水 平 主 應(yīng) 力6 6、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力相差、最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力相差較大，顯示出很強(qiáng)的方向。較大，顯示出很

13、強(qiáng)的方向。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律三、地應(yīng)力分布的基本規(guī)律7 7、地應(yīng)力的分布規(guī)律還會(huì)受到地形、地、地應(yīng)力的分布規(guī)律還會(huì)受到地形、地表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)表剝蝕、風(fēng)化、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖體力學(xué)性質(zhì)、溫度，地下水等因素的影響，特別性質(zhì)、溫度，地下水等因素的影響，特別是地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。是地形和斷層的擾動(dòng)影響最大。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法 O x z z x y y zx zy xz xy yx yz 巖體中一點(diǎn)原巖應(yīng)力狀態(tài)示意圖巖體中一點(diǎn)原巖應(yīng)力狀態(tài)示意圖 測(cè)量原始地應(yīng)力就是確定存測(cè)量原始地應(yīng)力就是確定存在于

14、擬開(kāi)挖巖體及其周圍區(qū)域在于擬開(kāi)挖巖體及其周圍區(qū)域的未受擾動(dòng)的三維應(yīng)力狀態(tài)，的未受擾動(dòng)的三維應(yīng)力狀態(tài)，這種測(cè)量通常是通過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)這種測(cè)量通常是通過(guò)一點(diǎn)一點(diǎn)的量測(cè)來(lái)完成的。的量測(cè)來(lái)完成的。巖體中一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)巖體中一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)可由選定坐標(biāo)系中的可由選定坐標(biāo)系中的 六個(gè)分量六個(gè)分量 xzyzxyzyx,來(lái)表示。來(lái)表示。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法測(cè)量方法分類：測(cè)量方法分類：根據(jù)測(cè)量手段：構(gòu)造法、變形法、電磁根據(jù)測(cè)量手段：構(gòu)造法、變形法、電磁法、地震法、放射性法。法、地震法、放射性法。根據(jù)測(cè)量原理：應(yīng)力恢復(fù)法、應(yīng)力解除根據(jù)測(cè)量原理：應(yīng)力恢復(fù)法、

15、應(yīng)力解除法、應(yīng)變恢復(fù)法、應(yīng)變解除法、水壓致裂法、應(yīng)變恢復(fù)法、應(yīng)變解除法、水壓致裂法、聲發(fā)射法、法、聲發(fā)射法、x x射線法、重力法。射線法、重力法。根據(jù)測(cè)量基本原理：直接測(cè)量法和間接根據(jù)測(cè)量基本原理：直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩大類。測(cè)量法兩大類。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法直接測(cè)量法是由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量和記錄直接測(cè)量法是由測(cè)量?jī)x器直接測(cè)量和記錄各種應(yīng)力量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡各種應(yīng)力量，如補(bǔ)償應(yīng)力、恢復(fù)應(yīng)力、平衡應(yīng)力，并由這些應(yīng)力量和原巖應(yīng)力的相互關(guān)應(yīng)力，并由這些應(yīng)力量和原巖應(yīng)力的相互關(guān)系，通過(guò)計(jì)算獲得原巖應(yīng)力值。系，通過(guò)計(jì)算獲得原巖應(yīng)力值。扁

16、千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應(yīng)力計(jì)法和聲發(fā)射法均屬直接測(cè)量法，其中水壓計(jì)法和聲發(fā)射法均屬直接測(cè)量法，其中水壓致裂法目前的應(yīng)用最為廣泛，聲發(fā)射法次之。致裂法目前的應(yīng)用最為廣泛，聲發(fā)射法次之。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法四、地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法間接測(cè)量法是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，間接測(cè)量法是借助某些傳感元件或某些介質(zhì)，測(cè)量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理測(cè)量和記錄巖體中某些與應(yīng)力有關(guān)的間接物理量的變化，如巖體中的變形或應(yīng)變、巖體的密量的變化，如巖體中的變形或應(yīng)變、巖體的密度、滲透性、吸水性、電阻、電容，彈性波傳度、滲透性、吸水性

17、、電阻、電容，彈性波傳播速度等，然后由測(cè)得的間接物理量的變化，播速度等，然后由測(cè)得的間接物理量的變化，通過(guò)已知的公式計(jì)算巖體中的應(yīng)力值。通過(guò)已知的公式計(jì)算巖體中的應(yīng)力值。套孔應(yīng)力解除法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最普遍、套孔應(yīng)力解除法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最普遍、發(fā)展較成熟的一種地應(yīng)力間接測(cè)量方法。發(fā)展較成熟的一種地應(yīng)力間接測(cè)量方法。巖石力學(xué)巖石力學(xué)巖石力學(xué)巖石力學(xué)3.2 地應(yīng)力的直接測(cè)量法巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、扁千斤頂法一、扁千斤頂法1 1、安裝二個(gè)測(cè)量柱、安裝二個(gè)測(cè)量柱并測(cè)量距離；并測(cè)量距離；2 2、開(kāi)挖扁槽；、開(kāi)挖扁槽；3 3、安放扁千斤頂，、安放扁千斤頂，加壓至測(cè)柱距離恢加壓至測(cè)柱距離恢復(fù)，讀數(shù)計(jì)算。復(fù)，

18、讀數(shù)計(jì)算。巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、扁千斤頂法一、扁千斤頂法從原理上來(lái)講，扁千斤頂法只是一種從原理上來(lái)講，扁千斤頂法只是一種一維應(yīng)力測(cè)量方法，一個(gè)扁槽的測(cè)量只一維應(yīng)力測(cè)量方法，一個(gè)扁槽的測(cè)量只能確定測(cè)點(diǎn)處垂直于扁千斤頂方向的應(yīng)能確定測(cè)點(diǎn)處垂直于扁千斤頂方向的應(yīng)力分量。力分量。若想確定該測(cè)點(diǎn)的六個(gè)應(yīng)力分量就必若想確定該測(cè)點(diǎn)的六個(gè)應(yīng)力分量就必須在該點(diǎn)沿不同方向切割六個(gè)扁槽，這須在該點(diǎn)沿不同方向切割六個(gè)扁槽，這是不可能實(shí)現(xiàn)的。是不可能實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試方法特點(diǎn)測(cè)試方法特點(diǎn)巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、扁千斤頂法一、扁千斤頂法1 1、測(cè)量只能在巷道、峒室或其他開(kāi)挖體、測(cè)量只能在巷道、峒室或其他開(kāi)挖體表面附近的巖體中進(jìn)行，測(cè)

19、量的是一種受開(kāi)表面附近的巖體中進(jìn)行，測(cè)量的是一種受開(kāi)挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)，而非原巖應(yīng)力場(chǎng)。挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)，而非原巖應(yīng)力場(chǎng)。2 2、測(cè)量原理是基于巖石為完全線彈性的、測(cè)量原理是基于巖石為完全線彈性的假設(shè)，對(duì)于非線性巖體，其加載和卸載路徑假設(shè)，對(duì)于非線性巖體，其加載和卸載路徑的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是不同的，測(cè)得的平衡應(yīng)力的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系是不同的，測(cè)得的平衡應(yīng)力并不等于扁槽開(kāi)挖前巖體中的應(yīng)力；并不等于扁槽開(kāi)挖前巖體中的應(yīng)力；3 3、由于開(kāi)挖的影響，各種開(kāi)挖體表面的、由于開(kāi)挖的影響，各種開(kāi)挖體表面的巖體將會(huì)受到不同程度的損壞，這些都會(huì)造巖體將會(huì)受到不同程度的損壞，這些都會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的誤差。成測(cè)量結(jié)果的誤差。

20、測(cè)試方法評(píng)述測(cè)試方法評(píng)述巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法剛性包體應(yīng)力計(jì)的主要組成部分是一個(gè)由鋼、剛性包體應(yīng)力計(jì)的主要組成部分是一個(gè)由鋼、銅合金或其他硬質(zhì)金屬材料制成的空心圓柱，銅合金或其他硬質(zhì)金屬材料制成的空心圓柱，在其中心部位有一個(gè)壓力傳感元件。測(cè)量時(shí)首在其中心部位有一個(gè)壓力傳感元件。測(cè)量時(shí)首先在測(cè)點(diǎn)打一鉆孔，然后將該圓柱擠壓進(jìn)鉆孔先在測(cè)點(diǎn)打一鉆孔，然后將該圓柱擠壓進(jìn)鉆孔中，以使圓柱和鉆孔壁保持緊密接觸，就像焊中，以使圓柱和鉆孔壁保持緊密接觸，就像焊接在孔壁上。接在孔壁上。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法212(1)1(1)(1 2 ) (1)

21、(3 4 )(1)xxEEEE 理論分析表明理論分析表明: :位于一個(gè)無(wú)限體中的剛性包體，當(dāng)周圍巖位于一個(gè)無(wú)限體中的剛性包體，當(dāng)周圍巖體中的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，在剛性包體中會(huì)產(chǎn)體中的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，在剛性包體中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)均勻分布的應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)的大小生一個(gè)均勻分布的應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)的大小和巖體中的應(yīng)力變化之間存在一定的比例關(guān)和巖體中的應(yīng)力變化之間存在一定的比例關(guān)系。設(shè)在巖體中的系。設(shè)在巖體中的x x方向有一個(gè)應(yīng)力變化方向有一個(gè)應(yīng)力變化xx，那么在剛性包體中的那么在剛性包體中的x x方向會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力方向會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力xx：巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法 當(dāng)當(dāng)EEE5E5時(shí)，時(shí)，

22、xxxx的比值將趨向的比值將趨向于常數(shù)于常數(shù)1.51.5。即當(dāng)剛性包體的彈性模量超過(guò)巖。即當(dāng)剛性包體的彈性模量超過(guò)巖體的彈性模量體的彈性模量5 5倍之后，在巖體中任何方位的倍之后，在巖體中任何方位的應(yīng)力變化會(huì)在包體中相同方位引起應(yīng)力變化會(huì)在包體中相同方位引起1.51.5倍的應(yīng)倍的應(yīng)力，因此只要測(cè)量出剛性包體中的應(yīng)力變化就力，因此只要測(cè)量出剛性包體中的應(yīng)力變化就可知道巖體中的應(yīng)力變化?？芍缼r體中的應(yīng)力變化。 為了保證剛性包體應(yīng)力計(jì)能有效工作，包體為了保證剛性包體應(yīng)力計(jì)能有效工作，包體材料的彈性模量要盡可能大，至少要超過(guò)巖體材料的彈性模量要盡可能大，至少要超過(guò)巖體彈性模量的彈性模量的5 5倍。倍

23、。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法二、剛性包體應(yīng)力計(jì)法剛性包體應(yīng)力計(jì)具有很高的穩(wěn)定性，因剛性包體應(yīng)力計(jì)具有很高的穩(wěn)定性，因而可用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力變化進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，而可用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力變化進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，然而通常只能測(cè)量垂直于鉆孔平面的單向然而通常只能測(cè)量垂直于鉆孔平面的單向或雙向應(yīng)力變化情況，而不能用于測(cè)量原或雙向應(yīng)力變化情況，而不能用于測(cè)量原巖應(yīng)力。巖應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法水壓致裂法在水壓致裂法在2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代被廣泛應(yīng)用于油年代被廣泛應(yīng)用于油田鉆井中制造人工裂隙田鉆井中制造人工裂隙來(lái)提高石油的產(chǎn)量。來(lái)提高石油的產(chǎn)量。哈伯特和威利斯在實(shí)哈伯特和威利斯在實(shí)踐

24、中發(fā)現(xiàn)了巖體致裂水踐中發(fā)現(xiàn)了巖體致裂水壓和原巖應(yīng)力之間的關(guān)壓和原巖應(yīng)力之間的關(guān)系，這一發(fā)現(xiàn)被費(fèi)爾赫系，這一發(fā)現(xiàn)被費(fèi)爾赫斯特和海姆森應(yīng)用于地斯特和海姆森應(yīng)用于地應(yīng)力測(cè)量。應(yīng)力測(cè)量。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法一個(gè)位于無(wú)限體中的鉆一個(gè)位于無(wú)限體中的鉆孔受到無(wú)窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力孔受到無(wú)窮遠(yuǎn)處二維應(yīng)力場(chǎng)場(chǎng)(1(1，2)2)的作用，離的作用，離開(kāi)鉆孔端部一定距離的部開(kāi)鉆孔端部一定距離的部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)，鉆位處于平面應(yīng)變狀態(tài)，鉆孔周圍巖體的應(yīng)力可由彈孔周圍巖體的應(yīng)力可由彈性力學(xué)理論求得。性力學(xué)理論求得。2 211PRr2211巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法2122241224

25、212241241()(1)21()(1 43)cos221()(1)21()(1 3)cos22rRrRRrrRrRr鉆孔周圍巖體內(nèi)應(yīng)力鉆孔周圍巖體內(nèi)應(yīng)力 (Kirsch.G-(Kirsch.G-基爾斯解基爾斯解) )112 2 1 1rrr1O巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法1212()2() cos 20r,min213鉆孔周邊鉆孔周邊r=R)r=R)的應(yīng)力：的應(yīng)力：鉆孔周邊應(yīng)力的最小值鉆孔周邊應(yīng)力的最小值0 0時(shí)）：時(shí)）：巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法水壓致裂水壓致裂系統(tǒng)是將系統(tǒng)是將鉆孔某段鉆孔某段封隔起來(lái)，封隔起來(lái)，并向該段并向該段鉆孔注入鉆孔注入高壓水。高

26、壓水。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法213itP水壓超過(guò)水壓超過(guò)323211和巖石抗拉強(qiáng)度和巖石抗拉強(qiáng)度tt之和后，在之和后，在0 0處，也即處，也即ll所在方位所在方位將發(fā)生孔壁開(kāi)裂，設(shè)鉆孔壁發(fā)生初始開(kāi)裂將發(fā)生孔壁開(kāi)裂，設(shè)鉆孔壁發(fā)生初始開(kāi)裂時(shí)的水壓為時(shí)的水壓為PiPi，則有，則有: :P3水壓致裂應(yīng)力測(cè)量原理巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法2sP如果繼續(xù)向封閉段注入高壓水，使裂隙如果繼續(xù)向封閉段注入高壓水，使裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂隙深度達(dá)到進(jìn)一步擴(kuò)展，當(dāng)裂隙深度達(dá)到3 3倍鉆孔直徑倍鉆孔直徑時(shí)，此處已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)，停止加壓，時(shí)，此處已接近原巖應(yīng)力狀態(tài)，停止加壓，保

27、持壓力恒定，將該恒定壓力記為保持壓力恒定，將該恒定壓力記為PsPs，PsPs應(yīng)和原巖應(yīng)力應(yīng)和原巖應(yīng)力22相平衡，即相平衡，即: :只要測(cè)出只要測(cè)出tt、PiPi、PsPs，11和和22的大小的大小和方向即可全部確定和方向即可全部確定P3水壓致裂應(yīng)力測(cè)量原理巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法2103itPP2103rPP鉆孔中存在裂隙水時(shí)，如封隔段處的裂隙鉆孔中存在裂隙水時(shí)，如封隔段處的裂隙水壓力為水壓力為P0P0，那么，那么: : 前式計(jì)算需知道封隔段巖石的抗拉強(qiáng)度，往前式計(jì)算需知道封隔段巖石的抗拉強(qiáng)度，往往很困難。為此在水壓致裂試驗(yàn)中增加一個(gè)往很困難。為此在水壓致裂試驗(yàn)中增加一個(gè)環(huán)

28、節(jié)，開(kāi)始裂隙產(chǎn)生后，將水壓卸除，使裂環(huán)節(jié)，開(kāi)始裂隙產(chǎn)生后，將水壓卸除，使裂隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙重新打開(kāi)，記裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力為重新打開(kāi)，記裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力為PrPr，則有，則有: :巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法水壓致裂應(yīng)力水壓致裂應(yīng)力測(cè)量系統(tǒng)示意圖測(cè)量系統(tǒng)示意圖1 1記錄儀；記錄儀；2 2、高、高壓泵；壓泵；3 3流量計(jì)；流量計(jì)；4 4壓力計(jì)；壓力計(jì)；5 5高壓高壓鋼管；鋼管；6 6高壓膠高壓膠管；管；7 7壓力表；壓力表；8 8泵；泵；9 9封隔器；封隔器；1010壓裂段壓裂段巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)

29、量步驟測(cè)量步驟 1 1、打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將、打鉆孔到準(zhǔn)備測(cè)量應(yīng)力的部位，并將鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來(lái)，鉆孔鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來(lái)，鉆孔直徑與所選用的封隔器的直徑相一致，有直徑與所選用的封隔器的直徑相一致，有38mm38mm，5lmm5lmm，76mm76mm，9lmm9lmm，110mm110mm，130mm130mm等幾種等幾種, ,封隔器一般是充壓膨脹式的，充封隔器一般是充壓膨脹式的，充壓可用液體，也可用氣體。壓可用液體，也可用氣體。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量步驟測(cè)量步驟 2 2、向二個(gè)封隔器的隔離段注射高壓水，、向二個(gè)封隔器的隔離段注射高

30、壓水，不斷加大水壓，直至孔壁出現(xiàn)開(kāi)裂，獲得不斷加大水壓，直至孔壁出現(xiàn)開(kāi)裂，獲得初始開(kāi)裂壓力初始開(kāi)裂壓力PiPi；然后繼續(xù)施加水壓以擴(kuò)；然后繼續(xù)施加水壓以擴(kuò)張裂隙，當(dāng)裂隙擴(kuò)張至張裂隙，當(dāng)裂隙擴(kuò)張至3 3倍直徑深度時(shí)，倍直徑深度時(shí)，關(guān)閉高水壓系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時(shí)的關(guān)閉高水壓系統(tǒng)，保持水壓恒定，此時(shí)的應(yīng)力稱為關(guān)閉壓力，記為應(yīng)力稱為關(guān)閉壓力，記為PsPs；然后卸壓使；然后卸壓使裂隙閉合。裂隙閉合。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量步驟測(cè)量步驟在整個(gè)加壓過(guò)程中，同時(shí)記錄壓力在整個(gè)加壓過(guò)程中，同時(shí)記錄壓力時(shí)間時(shí)間曲線圖和流量曲線圖和流量時(shí)間曲線圖。時(shí)間曲線圖。使用適當(dāng)?shù)姆绞褂眠m當(dāng)?shù)姆椒◤?/p>

31、壓力法從壓力時(shí)間時(shí)間曲線圖可以確定曲線圖可以確定PiPi、PsPs值；從流值；從流量量時(shí)間曲線圖時(shí)間曲線圖可以判斷裂隙擴(kuò)可以判斷裂隙擴(kuò)展的深度。展的深度。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量步驟測(cè)量步驟3 3、重新向密封段注射高壓水，使裂隙、重新向密封段注射高壓水，使裂隙重新打開(kāi)并記下裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力重新打開(kāi)并記下裂隙重開(kāi)時(shí)的壓力PrPr和隨和隨后的恒定關(guān)閉壓力后的恒定關(guān)閉壓力PsPs。這種卸壓。這種卸壓重新加重新加壓的過(guò)程重復(fù)壓的過(guò)程重復(fù)2323次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的次，以提高測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確性。PrPr和和PsPs同樣由壓力同樣由壓力時(shí)間曲線和時(shí)間曲線和流量流量時(shí)間曲線確定

32、。時(shí)間曲線確定。4 4、將封隔器完全卸壓，連同加壓管等、將封隔器完全卸壓，連同加壓管等全部設(shè)備從鉆孔中取出。全部設(shè)備從鉆孔中取出。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量步驟測(cè)量步驟5 5、測(cè)量水壓致裂裂隙和鉆孔試驗(yàn)段、測(cè)量水壓致裂裂隙和鉆孔試驗(yàn)段天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小天然節(jié)理、裂隙的位置、方向和大小測(cè)量可以采用井下攝影機(jī)、井下電測(cè)量可以采用井下攝影機(jī)、井下電視、井下光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或印模器。前三視、井下光學(xué)望遠(yuǎn)鏡或印模器。前三種方法代價(jià)昂貴，操作復(fù)雜。使用印種方法代價(jià)昂貴，操作復(fù)雜。使用印模器則比較簡(jiǎn)便，適用。模器則比較簡(jiǎn)便，適用。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量

33、方法評(píng)述測(cè)量方法評(píng)述 水壓致裂法只能確定垂直于鉆孔平面內(nèi)水壓致裂法只能確定垂直于鉆孔平面內(nèi)的最大和最小主應(yīng)力的大小和方向，從原的最大和最小主應(yīng)力的大小和方向，從原理上講是一種二維應(yīng)力測(cè)量方法。理上講是一種二維應(yīng)力測(cè)量方法。水壓致裂法認(rèn)為開(kāi)裂發(fā)生在鉆孔壁切向水壓致裂法認(rèn)為開(kāi)裂發(fā)生在鉆孔壁切向應(yīng)力最小的部位，即平行于最大主應(yīng)力方應(yīng)力最小的部位，即平行于最大主應(yīng)力方向，這是基于巖石為連續(xù)、均質(zhì)和各向同向，這是基于巖石為連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的假設(shè)，水壓致裂法較為適用于完整的性的假設(shè)，水壓致裂法較為適用于完整的脆性巖石中。脆性巖石中。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、水壓致裂法三、水壓致裂法測(cè)量方法評(píng)述測(cè)量方法評(píng)述水

34、壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)量深部應(yīng)水壓致裂法的突出優(yōu)點(diǎn)是能測(cè)量深部應(yīng)力，已見(jiàn)報(bào)道的最大測(cè)深為力，已見(jiàn)報(bào)道的最大測(cè)深為5000m5000m，這是，這是其他方法所不能做到的。因此這種方法可其他方法所不能做到的。因此這種方法可用來(lái)測(cè)量深部地殼的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。用來(lái)測(cè)量深部地殼的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。對(duì)于某些工程，如露天邊坡工程，由于對(duì)于某些工程，如露天邊坡工程，由于沒(méi)有現(xiàn)成的地下井巷、隧道、峒室等可用沒(méi)有現(xiàn)成的地下井巷、隧道、峒室等可用來(lái)接近應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)，或者在地下工程的前來(lái)接近應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)，或者在地下工程的前期階段，需要估計(jì)該工程區(qū)域的地應(yīng)力場(chǎng)，期階段，需要估計(jì)該工程區(qū)域的地應(yīng)力場(chǎng)，也只有使用水壓致裂法才是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用

35、的。也只有使用水壓致裂法才是最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲發(fā)射法四、聲發(fā)射法材料在受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部貯存的材料在受到外荷載作用時(shí)，其內(nèi)部貯存的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波，發(fā)生聲響，稱為聲發(fā)射。為聲發(fā)射。19501950年，德國(guó)人凱澤年，德國(guó)人凱澤(J(JKaiser)Kaiser)發(fā)現(xiàn)多晶發(fā)現(xiàn)多晶金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，再重金屬的應(yīng)力從其歷史最高水平釋放后，再重新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值時(shí)，新加載，當(dāng)應(yīng)力未達(dá)到先前最大應(yīng)力值時(shí)，很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到和超過(guò)歷很少有聲發(fā)射產(chǎn)生，而當(dāng)應(yīng)力達(dá)到和超過(guò)歷史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲

36、發(fā)射，這一現(xiàn)史最高水平后，則大量產(chǎn)生聲發(fā)射，這一現(xiàn)象叫做凱澤效應(yīng)。象叫做凱澤效應(yīng)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲發(fā)射法四、聲發(fā)射法從很少產(chǎn)生聲發(fā)射到大量產(chǎn)生聲發(fā)射的從很少產(chǎn)生聲發(fā)射到大量產(chǎn)生聲發(fā)射的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為凱澤點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為凱澤點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為材料先前受到的最大應(yīng)力。材料先前受到的最大應(yīng)力。很多人通過(guò)試驗(yàn)證明，許多巖石如花崗很多人通過(guò)試驗(yàn)證明，許多巖石如花崗巖、大理巖、石英巖、砂巖、安山巖、輝巖、大理巖、石英巖、砂巖、安山巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、片麻巖、輝綠巖、灰?guī)r、長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、片麻巖、輝綠巖、灰?guī)r、礫巖等也具有顯著的凱澤效應(yīng)。礫巖等也具有顯著的凱澤效應(yīng)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲

37、發(fā)射法四、聲發(fā)射法 凱澤效應(yīng)為測(cè)量巖石應(yīng)力提供了一個(gè)途凱澤效應(yīng)為測(cè)量巖石應(yīng)力提供了一個(gè)途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過(guò)對(duì)加工的不同方向的巖石試件進(jìn)行加載通過(guò)對(duì)加工的不同方向的巖石試件進(jìn)行加載聲發(fā)射試驗(yàn)，測(cè)定凱澤點(diǎn)，即可找出每個(gè)試聲發(fā)射試驗(yàn)，測(cè)定凱澤點(diǎn)，即可找出每個(gè)試件以前所受的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)件以前所受的最大應(yīng)力，并進(jìn)而求出取樣點(diǎn)的原始的原始( (歷史歷史) )三維應(yīng)力狀態(tài)。三維應(yīng)力狀態(tài)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲發(fā)射法四、聲發(fā)射法巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲發(fā)射法四、聲發(fā)射法 根據(jù)凱澤效應(yīng)定義，用聲發(fā)射法測(cè)得的是根據(jù)凱澤效應(yīng)定義，用聲發(fā)射法測(cè)

38、得的是取樣點(diǎn)的先存最大應(yīng)力，而非現(xiàn)今地應(yīng)力。取樣點(diǎn)的先存最大應(yīng)力，而非現(xiàn)今地應(yīng)力。但也有一些人對(duì)此持相反意見(jiàn)，并提出了但也有一些人對(duì)此持相反意見(jiàn)，并提出了“視凱澤效應(yīng)的概念，認(rèn)為聲發(fā)射可獲得視凱澤效應(yīng)的概念，認(rèn)為聲發(fā)射可獲得兩個(gè)凱澤點(diǎn)，一個(gè)對(duì)應(yīng)于引起巖石飽和殘余兩個(gè)凱澤點(diǎn)，一個(gè)對(duì)應(yīng)于引起巖石飽和殘余應(yīng)變的應(yīng)力，它與現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)一致，比歷史應(yīng)變的應(yīng)力，它與現(xiàn)今應(yīng)力場(chǎng)一致，比歷史最高應(yīng)力值低因此稱為視凱澤點(diǎn)，在視凱最高應(yīng)力值低因此稱為視凱澤點(diǎn)，在視凱澤點(diǎn)之后，還可獲得另一個(gè)真正的凱澤點(diǎn)，澤點(diǎn)之后，還可獲得另一個(gè)真正的凱澤點(diǎn)，它對(duì)應(yīng)于歷史最高應(yīng)力。它對(duì)應(yīng)于歷史最高應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)四、聲發(fā)射法四、

39、聲發(fā)射法由于聲發(fā)射與彈性波傳播有關(guān)，所以高強(qiáng)由于聲發(fā)射與彈性波傳播有關(guān)，所以高強(qiáng)度的脆性巖石有較明顯的聲發(fā)射凱澤效應(yīng)出度的脆性巖石有較明顯的聲發(fā)射凱澤效應(yīng)出現(xiàn)，而多孔隙低強(qiáng)度及塑性巖體的凱澤效應(yīng)現(xiàn)，而多孔隙低強(qiáng)度及塑性巖體的凱澤效應(yīng)不明顯，所以不能用聲發(fā)射法測(cè)定比較軟弱不明顯，所以不能用聲發(fā)射法測(cè)定比較軟弱疏松巖體中的應(yīng)力。疏松巖體中的應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)巖石力學(xué)巖石力學(xué) 3.3 3.3 地應(yīng)力的間接測(cè)量法地應(yīng)力的間接測(cè)量法巖石力學(xué)巖石力學(xué)一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求全應(yīng)力解除法是使測(cè)點(diǎn)巖體完全脫離地應(yīng)全應(yīng)力解除法是使測(cè)點(diǎn)巖體完全脫離地應(yīng)力作用的方法。力作用的方法。通常采

40、用套鉆的方法實(shí)現(xiàn)套孔巖芯的完全通常采用套鉆的方法實(shí)現(xiàn)套孔巖芯的完全應(yīng)力解除，因而也稱套孔應(yīng)力解除法。應(yīng)力解除，因而也稱套孔應(yīng)力解除法。套孔應(yīng)力解除法有：孔徑變形法、孔底應(yīng)套孔應(yīng)力解除法有：孔徑變形法、孔底應(yīng)變法和孔壁應(yīng)變法空心包體應(yīng)變法和實(shí)變法和孔壁應(yīng)變法空心包體應(yīng)變法和實(shí)心包體應(yīng)變法等。心包體應(yīng)變法等。巖石力學(xué)巖石力學(xué) 第一步：從巖體表面，一般是從地下巷道、第一步：從巖體表面，一般是從地下巷道、隧道、峒室或其他開(kāi)挖體的表面向巖隧道、峒室或其他開(kāi)挖體的表面向巖體內(nèi)部打大孔，直至需要測(cè)量巖體應(yīng)力的部體內(nèi)部打大孔，直至需要測(cè)量巖體應(yīng)力的部位。位。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石

41、力學(xué)巖石力學(xué) 大孔直徑為下一步即將打的用于安裝探頭大孔直徑為下一步即將打的用于安裝探頭的小孔直徑的的小孔直徑的3 3倍以上，小孔直徑一般為倍以上，小孔直徑一般為363638mm38mm，因此大孔直徑一般為，因此大孔直徑一般為130130150mm150mm。大孔深度為巷道、隧道或已開(kāi)挖峒室跨度大孔深度為巷道、隧道或已開(kāi)挖峒室跨度的的2.52.5倍以上，從而保證測(cè)點(diǎn)是未受巖體開(kāi)挖倍以上，從而保證測(cè)點(diǎn)是未受巖體開(kāi)挖擾動(dòng)的原巖應(yīng)力區(qū)，峒室的跨度越大所需的擾動(dòng)的原巖應(yīng)力區(qū)，峒室的跨度越大所需的大孔深度也就越大。大孔深度也就越大。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)測(cè)量應(yīng)盡可

42、能選擇在跨度較小的開(kāi)挖空間測(cè)量應(yīng)盡可能選擇在跨度較小的開(kāi)挖空間中進(jìn)行，避免將測(cè)點(diǎn)安排在叉道口或其他開(kāi)中進(jìn)行，避免將測(cè)點(diǎn)安排在叉道口或其他開(kāi)挖擾動(dòng)大的地點(diǎn)。挖擾動(dòng)大的地點(diǎn)。 為便于安裝測(cè)試探頭，大孔要保持一定的同為便于安裝測(cè)試探頭，大孔要保持一定的同心度，在鉆進(jìn)過(guò)程中需有導(dǎo)向裝置。心度，在鉆進(jìn)過(guò)程中需有導(dǎo)向裝置。 大孔鉆完后需將孔底磨乎，并打出錐形孔，大孔鉆完后需將孔底磨乎，并打出錐形孔，以利下一步鉆同心小孔，清洗鉆孔和使探頭以利下一步鉆同心小孔，清洗鉆孔和使探頭順利進(jìn)入小孔。順利進(jìn)入小孔。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)第二步：從大孔底打同心小孔，供安裝探第二步

43、：從大孔底打同心小孔，供安裝探頭用，小孔直徑由所選用的探頭直徑?jīng)Q定，頭用，小孔直徑由所選用的探頭直徑?jīng)Q定，一般為一般為363638mm38mm，小孔深度一般為孔徑的，小孔深度一般為孔徑的1010倍左右，從而保證小孔中央部位處于平面應(yīng)倍左右，從而保證小孔中央部位處于平面應(yīng)變狀態(tài)。小孔打完后變狀態(tài)。小孔打完后需放水沖洗小孔，保需放水沖洗小孔，保證小孔中沒(méi)有鉆屑和證小孔中沒(méi)有鉆屑和其他雜物，為此，鉆其他雜物，為此，鉆孔需上傾孔需上傾1 13 3。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)第三步；用一套專用裝置將測(cè)量探頭，如第三步；用一套專用裝置將測(cè)量探頭，如孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變

44、計(jì)等安裝孔徑變形計(jì)、孔壁應(yīng)變計(jì)等安裝( (固定或膠結(jié)固定或膠結(jié)) )到小孔中央部位。到小孔中央部位。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)第四步：用第一步打大孔用的薄壁鉆頭繼續(xù)第四步：用第一步打大孔用的薄壁鉆頭繼續(xù)延深大孔，從而使小孔周圍巖芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除，延深大孔，從而使小孔周圍巖芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除，由于應(yīng)力解除引起的小孔變形或應(yīng)變由包括測(cè)由于應(yīng)力解除引起的小孔變形或應(yīng)變由包括測(cè)試探頭在內(nèi)的量測(cè)系統(tǒng)測(cè)定并通過(guò)記錄儀器記試探頭在內(nèi)的量測(cè)系統(tǒng)測(cè)定并通過(guò)記錄儀器記錄下來(lái)，根錄下來(lái)，根據(jù)測(cè)得的小孔變據(jù)測(cè)得的小孔變形或應(yīng)變通過(guò)有形或應(yīng)變通過(guò)有關(guān)公式即可求出關(guān)公式即可求出小孔周圍的原

45、巖小孔周圍的原巖應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力狀態(tài)。一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)測(cè)試地點(diǎn)打大孔測(cè)試地點(diǎn)打大孔 RQD統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)從大孔底打同心小孔從大孔底打同心小孔小孔鉆頭，小孔鉆頭，直徑直徑37mm一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)配膠配膠在小孔中央位置安裝測(cè)量探頭安裝安裝穿線穿線一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)用薄壁鉆頭延伸大孔，使小孔周圍巖芯實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué) 將巖芯與探頭一

46、并取回，進(jìn)行圍壓將巖芯與探頭一并取回，進(jìn)行圍壓率定和溫度標(biāo)定試驗(yàn)。率定和溫度標(biāo)定試驗(yàn)。 取芯取芯恒溫箱恒溫箱一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求一、全應(yīng)力解除的技術(shù)要求巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法孔徑變形法是通過(guò)測(cè)量應(yīng)力解除過(guò)程孔徑變形法是通過(guò)測(cè)量應(yīng)力解除過(guò)程中鉆孔直徑的變化而計(jì)算出垂直于鉆孔中鉆孔直徑的變化而計(jì)算出垂直于鉆孔軸線的平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，并可通過(guò)三軸線的平面內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)，并可通過(guò)三個(gè)互不平行鉆孔的測(cè)量確定一點(diǎn)的三維個(gè)互不平行鉆孔的測(cè)量確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力狀態(tài)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法1 1、孔徑變形和二維應(yīng)力分量之間的關(guān)系：、孔徑變形和二維應(yīng)力分量之

47、間的關(guān)系：1234221222324(12cos2 )(1)(12cos2 )(1)4(1)sin 2xyzxyUffffdfdEdfdEdfEdfE 巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法一個(gè)鉆孔中只有三個(gè)孔徑方向是獨(dú)立的，一個(gè)鉆孔中只有三個(gè)孔徑方向是獨(dú)立的，即一個(gè)鉆孔測(cè)量只能得到三個(gè)獨(dú)立方程，而即一個(gè)鉆孔測(cè)量只能得到三個(gè)獨(dú)立方程，而三個(gè)方程解六個(gè)未知數(shù)是不可能的，因此一三個(gè)方程解六個(gè)未知數(shù)是不可能的，因此一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量不能確定一點(diǎn)的三維個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量不能確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力狀態(tài)。二個(gè)互不平行的鉆孔測(cè)量也只能得到五個(gè)二個(gè)互不平行的鉆孔測(cè)量也只能得到五個(gè)獨(dú)立的方程，

48、故只有通過(guò)相交與一點(diǎn)的三個(gè)獨(dú)立的方程，故只有通過(guò)相交與一點(diǎn)的三個(gè)互不平行鉆孔的孔徑變形測(cè)量才能求得一點(diǎn)互不平行鉆孔的孔徑變形測(cè)量才能求得一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。的三維應(yīng)力狀態(tài)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法2 2、垂直鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)求解、垂直鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)求解 若進(jìn)行一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量，則可求若進(jìn)行一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量，則可求得垂直于鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)：得垂直于鉆孔軸線平面的應(yīng)力狀態(tài)：巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法2221123122331222221231223312231232()()()() 6 (1)22()()()() 6 (1)23

49、()122EUUUUUUUUUdEUUUUUUUUUdUUarctgUUU假如鉆孔軸線和一個(gè)主應(yīng)力方向重合，且該方假如鉆孔軸線和一個(gè)主應(yīng)力方向重合，且該方向主應(yīng)力值也已知，如假定自重應(yīng)力是一個(gè)主向主應(yīng)力值也已知，如假定自重應(yīng)力是一個(gè)主應(yīng)力，且鉆孔為垂直方向，那么一個(gè)鉆孔的孔應(yīng)力，且鉆孔為垂直方向，那么一個(gè)鉆孔的孔徑變形測(cè)量也就能確定該點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。徑變形測(cè)量也就能確定該點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法3 3、測(cè)點(diǎn)巖石彈性模量和泊松比測(cè)試計(jì)算、測(cè)點(diǎn)巖石彈性模量和泊松比測(cè)試計(jì)算孔徑變形值求原巖應(yīng)力值，需知巖石的彈性孔徑變形值求原巖應(yīng)力值，需知巖石的彈性模量和泊松比

50、，一般取圓柱形試樣進(jìn)行壓縮試模量和泊松比，一般取圓柱形試樣進(jìn)行壓縮試驗(yàn)測(cè)定，而對(duì)于套孔應(yīng)力解除試驗(yàn)，更好的方驗(yàn)測(cè)定，而對(duì)于套孔應(yīng)力解除試驗(yàn)，更好的方法量通過(guò)對(duì)套孔巖芯加圍壓，并通過(guò)孔徑變形法量通過(guò)對(duì)套孔巖芯加圍壓，并通過(guò)孔徑變形計(jì)測(cè)量圍壓計(jì)測(cè)量圍壓孔徑變形曲線，由此確定彈性?？讖阶冃吻€，由此確定彈性模量值這就保證了是真正測(cè)點(diǎn)的巖石彈性模量和量值這就保證了是真正測(cè)點(diǎn)的巖石彈性模量和泊松比值。泊松比值。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法4 4、USBMUSBM孔徑變形計(jì)孔徑變形計(jì)孔徑測(cè)量變形最著名的是孔徑測(cè)量變形最著名的是USBM(USBM(美國(guó)礦山局美國(guó)礦山局) )孔徑變形計(jì)?？讖阶?/p>

51、形計(jì)。USBMUSBM孔徑變形計(jì)是奧伯特和梅里孔徑變形計(jì)是奧伯特和梅里爾等人于爾等人于6060年代研制出來(lái)的。年代研制出來(lái)的。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法探測(cè)頭是六個(gè)圓頭活塞，二個(gè)徑向相對(duì)的探測(cè)頭是六個(gè)圓頭活塞，二個(gè)徑向相對(duì)的活塞測(cè)量一個(gè)直徑方向的變形，被測(cè)的三個(gè)活塞測(cè)量一個(gè)直徑方向的變形，被測(cè)的三個(gè)直徑方向相互間隔直徑方向相互間隔6060。每個(gè)活塞由一個(gè)懸。每個(gè)活塞由一個(gè)懸臂梁式的彈簧施加壓力，以使其和孔壁保持臂梁式的彈簧施加壓力，以使其和孔壁保持接觸，在懸臂彈簧的正反面各貼一支電阻應(yīng)接觸，在懸臂彈簧的正反面各貼一支電阻應(yīng)變片，應(yīng)力解除前將變形計(jì)擠壓進(jìn)鉆孔中，變片，應(yīng)力解除前

52、將變形計(jì)擠壓進(jìn)鉆孔中，以便兩個(gè)活塞頭之間有以便兩個(gè)活塞頭之間有0.5mm0.5mm左右的預(yù)壓變左右的預(yù)壓變形，并使變形計(jì)能夠固定在測(cè)點(diǎn)部位。形，并使變形計(jì)能夠固定在測(cè)點(diǎn)部位。巖石力學(xué)巖石力學(xué)二、孔徑變形法二、孔徑變形法應(yīng)力解除時(shí)，鉆孔直徑膨脹，預(yù)壓變形得到應(yīng)力解除時(shí)，鉆孔直徑膨脹，預(yù)壓變形得到釋放，懸臂彈簧的彎曲變形發(fā)生變化，這一變釋放，懸臂彈簧的彎曲變形發(fā)生變化，這一變化由電阻應(yīng)變片探測(cè)并通過(guò)儀器記錄下來(lái)。彈化由電阻應(yīng)變片探測(cè)并通過(guò)儀器記錄下來(lái)。彈簧正反兩面變形相反，一面是拉伸，一面是壓簧正反兩面變形相反，一面是拉伸，一面是壓縮，兩支應(yīng)變片的讀數(shù)相加，使測(cè)量精度提高縮，兩支應(yīng)變片的讀數(shù)相加，

53、使測(cè)量精度提高一倍。徑向相對(duì)的二個(gè)懸臂彈簧上的四支應(yīng)變一倍。徑向相對(duì)的二個(gè)懸臂彈簧上的四支應(yīng)變片組成一個(gè)惠特斯頓電橋的全橋電路，自身解片組成一個(gè)惠特斯頓電橋的全橋電路，自身解決了溫度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，也大大有利于提高測(cè)量決了溫度補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，也大大有利于提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)果的準(zhǔn)確性。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法19561956年，莫爾首次報(bào)告了孔底應(yīng)變測(cè)量年，莫爾首次報(bào)告了孔底應(yīng)變測(cè)量技術(shù)。他將電阻應(yīng)變片粘貼在一個(gè)磨平的技術(shù)。他將電阻應(yīng)變片粘貼在一個(gè)磨平的孔底，然后使用延深這個(gè)鉆孔的辦法，使孔底，然后使用延深這個(gè)鉆孔的辦法，使粘貼應(yīng)變片的巖石實(shí)現(xiàn)應(yīng)力解除，再將從粘貼應(yīng)變片的巖石實(shí)

54、現(xiàn)應(yīng)力解除，再將從孔底取出的帶有應(yīng)變片的這段巖芯拿到實(shí)孔底取出的帶有應(yīng)變片的這段巖芯拿到實(shí)驗(yàn)室去做加載試驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)原先存在于驗(yàn)室去做加載試驗(yàn)，從而發(fā)現(xiàn)原先存在于孔底表面的應(yīng)力。孔底表面的應(yīng)力。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法1 1、CSIRCSIR門塞式孔底應(yīng)變計(jì)門塞式孔底應(yīng)變計(jì)主體是一個(gè)橡膠質(zhì)的圓柱主體是一個(gè)橡膠質(zhì)的圓柱體，其端部粘貼著三支電阻體，其端部粘貼著三支電阻應(yīng)變片，相互間隔應(yīng)變片，相互間隔4545，組，組成一個(gè)直角應(yīng)變花，橡膠圓成一個(gè)直角應(yīng)變花，橡膠圓柱外面有一個(gè)硬塑料制的外柱外面有一個(gè)硬塑料制的外殼，應(yīng)變片的導(dǎo)線通過(guò)插頭殼，應(yīng)變片的導(dǎo)線通過(guò)插頭連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x器。該

55、應(yīng)連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x器。該應(yīng)變計(jì)適用于直徑大于變計(jì)適用于直徑大于36mm36mm的的鉆孔。鉆孔。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法2 2、測(cè)量步驟：、測(cè)量步驟： 第一步：將孔底磨平打光。第一步：將孔底磨平打光。 第二步：將應(yīng)變計(jì)端部涂上膠結(jié)劑，并用第二步：將應(yīng)變計(jì)端部涂上膠結(jié)劑，并用專門工具送到孔底，施加壓力將應(yīng)變計(jì)端部專門工具送到孔底，施加壓力將應(yīng)變計(jì)端部和孔底擠壓在一起，直到膠結(jié)劑固化為止，和孔底擠壓在一起，直到膠結(jié)劑固化為止，這樣應(yīng)變片就粘貼在孔底巖石上了，記錄應(yīng)這樣應(yīng)變片就粘貼在孔底巖石上了，記錄應(yīng)變片在孔底的方位。變片在孔底的方位。 第三步：將應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x第三步

56、：將應(yīng)變計(jì)導(dǎo)線連接到應(yīng)變測(cè)量?jī)x器上，記錄原始應(yīng)變讀數(shù)器上，記錄原始應(yīng)變讀數(shù)( (一般需調(diào)零一般需調(diào)零) )。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法第四步：進(jìn)行套孔應(yīng)力解除，解除完后再測(cè)第四步：進(jìn)行套孔應(yīng)力解除，解除完后再測(cè)讀一次應(yīng)變數(shù)。根據(jù)應(yīng)力解除前后三支應(yīng)變片讀一次應(yīng)變數(shù)。根據(jù)應(yīng)力解除前后三支應(yīng)變片的讀數(shù)變化，即可求出孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)。的讀數(shù)變化，即可求出孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)?？椎灼矫娴膽?yīng)力狀態(tài)和周圍原巖應(yīng)力狀態(tài)的孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)和周圍原巖應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系還沒(méi)有理論解，只能通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析關(guān)系還沒(méi)有理論解，只能通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析方法來(lái)求得。由于孔底應(yīng)力集中的狀況是非常方法來(lái)求得。由于

57、孔底應(yīng)力集中的狀況是非常復(fù)雜的，要精確確定二者之間的關(guān)系很困難，復(fù)雜的，要精確確定二者之間的關(guān)系很困難，這一點(diǎn)影響了孔底應(yīng)變計(jì)測(cè)量的精度和在實(shí)際這一點(diǎn)影響了孔底應(yīng)變計(jì)測(cè)量的精度和在實(shí)際中的應(yīng)用。中的應(yīng)用。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法孔底應(yīng)變法也有和孔徑變形法類似的問(wèn)題，孔底應(yīng)變法也有和孔徑變形法類似的問(wèn)題，即孔底應(yīng)變測(cè)量只有二個(gè)方向是獨(dú)立的，一孔即孔底應(yīng)變測(cè)量只有二個(gè)方向是獨(dú)立的，一孔測(cè)量只能給出二個(gè)獨(dú)立方程，要求解原巖應(yīng)力測(cè)量只能給出二個(gè)獨(dú)立方程，要求解原巖應(yīng)力的六個(gè)分量，必須進(jìn)行互不平行的三個(gè)鉆孔的的六個(gè)分量，必須進(jìn)行互不平行的三個(gè)鉆孔的測(cè)量二維應(yīng)力測(cè)量方法）。測(cè)量二維應(yīng)力

58、測(cè)量方法）。但該法也有自己的優(yōu)點(diǎn)，即不需很長(zhǎng)的套孔但該法也有自己的優(yōu)點(diǎn)，即不需很長(zhǎng)的套孔巖芯，因而有可能在較為破碎的巖石條件下使巖芯，因而有可能在較為破碎的巖石條件下使用。用。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法090450901()1()12()xxyyyxxyxyEEG3 3、CSIRCSIR門塞式孔底應(yīng)變計(jì)計(jì)算公式：門塞式孔底應(yīng)變計(jì)計(jì)算公式：測(cè)得的三個(gè)應(yīng)變值測(cè)得的三個(gè)應(yīng)變值00、4545、9090，則孔，則孔底平面上在未套孔前的應(yīng)力狀態(tài)：底平面上在未套孔前的應(yīng)力狀態(tài)：巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法孔底平面上經(jīng)過(guò)開(kāi)挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)與孔底平面上經(jīng)過(guò)開(kāi)挖擾動(dòng)的次生應(yīng)力場(chǎng)

59、與原巖應(yīng)力場(chǎng)的六個(gè)應(yīng)力分量的關(guān)系：原巖應(yīng)力場(chǎng)的六個(gè)應(yīng)力分量的關(guān)系：xxyzyxyzxyxyabcbacd 21.300.0850.150.4730.911.4230.027abcda a、b b、c c、d d系數(shù)無(wú)理論系數(shù)無(wú)理論解，通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析解，通過(guò)試驗(yàn)或數(shù)值分析獲得。古德曼給出的值獲得。古德曼給出的值巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法4 4、半球狀孔底應(yīng)變計(jì)、半球狀孔底應(yīng)變計(jì)管原研制出一種半球管原研制出一種半球狀孔底應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變狀孔底應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)的端部不是扁平的而計(jì)的端部不是扁平的而是半球狀的，在半球面是半球狀的，在半球面上沿平行干半球底面的上沿平行干半球底面的一個(gè)

60、圓周線，等間隔粘一個(gè)圓周線，等間隔粘貼著貼著8 8個(gè)應(yīng)變花，每個(gè)個(gè)應(yīng)變花，每個(gè)應(yīng)變花由二個(gè)應(yīng)變片組應(yīng)變花由二個(gè)應(yīng)變片組成，成十字形布置。成，成十字形布置。巖石力學(xué)巖石力學(xué)三、孔底應(yīng)變法三、孔底應(yīng)變法半球狀孔底應(yīng)變計(jì)從理論上講，通過(guò)一個(gè)單半球狀孔底應(yīng)變計(jì)從理論上講，通過(guò)一個(gè)單孔測(cè)量即可確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。然而，孔測(cè)量即可確定一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。然而，由于半球狀孔底應(yīng)力集中和原巖應(yīng)力狀態(tài)之間由于半球狀孔底應(yīng)力集中和原巖應(yīng)力狀態(tài)之間的關(guān)系也沒(méi)有理論解，所以這種方法在實(shí)際測(cè)的關(guān)系也沒(méi)有理論解，所以這種方法在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用也同樣受到限制。該應(yīng)變計(jì)適用孔量中的應(yīng)用也同樣受到限制。該應(yīng)變計(jì)適用孔徑為徑