地應(yīng)力測量方法

地應(yīng)力測量方法第1頁/共36頁24.2地應(yīng)力測量方法4.2.1地應(yīng)力測量概述a.一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)()來表示第2頁/共36頁3b.方法分類第3頁/共36頁44.2.2水壓致裂法水壓致裂法的假設(shè)前提：（1）有2個（、）主應(yīng)力為水平方向，另1個為豎直方向,且（2）線性、均質(zhì)、各向同性（3）滲透符合達(dá)西定律第4頁/共36頁51）水壓致裂法步驟（1）鉆孔（地質(zhì)勘探）、選段（完整）、

封隔（氣或液）；直徑：38、51、76、110、130；第5頁/共36頁6P0PbPsPs0P0Pb0Ps圖壓裂過程泵壓變化及特征壓力PbPsPsPs0Pb0P0（2）加液壓將孔壁壓裂與重開①P0-孔隙水壓力或地下水壓力②Pb-初始壓裂壓力③Ps-穩(wěn)定開裂壓力④Ps0-關(guān)閉壓力⑤Pb0-重張壓力第6頁/共36頁7各特征壓力的物理意義①P0-巖體內(nèi)孔隙水壓力或地下水壓力②Pb-注入鉆孔內(nèi)液壓將孔壁壓裂的初始壓裂壓力③Ps-液體進(jìn)入巖體內(nèi)連續(xù)的將巖體劈裂的液壓，稱為穩(wěn)定開裂壓力④Ps0-關(guān)泵后壓力表上保持的壓力，稱為關(guān)閉壓力。如圍巖滲透性大，該壓力將逐漸衰減⑤Pb0-停泵后重新開泵將裂縫壓開的壓力，稱為開啟壓力第7頁/共36頁8（3）卸壓、提設(shè)備、測定開裂方位；

然后根據(jù)測得的壓裂過程中泵壓表的讀數(shù)，計算地應(yīng)力

第8頁/共36頁92）基本理論和計算公式當(dāng)孔壁出現(xiàn)垂直裂縫時，設(shè)孔周邊兩個水平地應(yīng)力分別為和，孔壁還受有水壓Pb.如圖。圖孔壁開裂力學(xué)模型a第9頁/共36頁10鉆孔周圍巖體內(nèi)應(yīng)力

(Kirsch.G-基爾斯解)第10頁/共36頁11在孔壁上r=a，有：當(dāng)時有最大拉應(yīng)力：按最大拉應(yīng)力理論，有(4-1)(4-2)將(4-1)代入(4-2)得孔壁開裂應(yīng)力條件(4-3)即孔壁開裂在與垂直,的面上式中：T0-巖體的抗強(qiáng)度第11頁/共36頁12若巖體中有孔隙水壓力Pw，（4-3）式變成：(4-4)由圖知水泵重新加壓使裂縫重新開裂的壓力Pb0，則上式變成：(4-5)(4-5)和(4-6)兩式對比得：Pb–Pb0=T0(4-6)在關(guān)閉壓力Ps0點(diǎn)上，孔壁已經(jīng)開裂，則T0=0,穩(wěn)定開裂壓力由Ps下降到Ps0。此時，ps0等于與裂縫垂直的應(yīng)力，即：第12頁/共36頁13求得主應(yīng)力及巖體抗拉強(qiáng)度3）根據(jù)水壓致裂法試驗(yàn)結(jié)果計算地應(yīng)力（1）一般來講作為地主應(yīng)力之一。我們可以將與作比較，若，則可以肯定此時為最小主應(yīng)力；進(jìn)一步將與作比較，也就可以以此確定地應(yīng)力的三個主應(yīng)力。第13頁/共36頁14因?yàn)殚_裂點(diǎn)方位或開裂裂縫方向可以確定的方位或的方向，所以三個地主應(yīng)力的方位也就可以相應(yīng)確定。（2）如果，并且孔壁開裂后孔內(nèi)巖體出現(xiàn)水平裂縫，則此時為最小地應(yīng)力，與各為中間主應(yīng)力及最大地主應(yīng)力，垂直開裂方向即為最大地應(yīng)力方向。4）水壓致裂法的特點(diǎn)設(shè)備簡單操作方便測值直觀適應(yīng)性強(qiáng)

受到重視和推廣缺陷：主應(yīng)力方向不準(zhǔn)第14頁/共36頁154.2.3應(yīng)力解除法

1)基本原理：當(dāng)需要測定巖體中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)時，人為的將該處巖體單元和周圍的巖體分離，此時，巖體單元上所受的拉力將被解除。同時，該單元體的幾何尺寸也將產(chǎn)生彈性恢復(fù)。應(yīng)用一定的儀器，測定彈性恢復(fù)的應(yīng)變值或變形值，并且認(rèn)為巖體時連續(xù)、均質(zhì)和各向同性的彈性體，于是就可以借助彈性理論的解答計算巖體單元所受的應(yīng)力狀態(tài)。切斷聯(lián)系解除應(yīng)力應(yīng)變恢復(fù)測試應(yīng)變計算應(yīng)力流程要點(diǎn)第15頁/共36頁162)應(yīng)力解除法分類

按測試應(yīng)變或變形孔徑變形測試孔壁應(yīng)變測試孔底應(yīng)力解除法孔壁應(yīng)力解除法測1個平面3個方向上的應(yīng)變1平面3方向上的徑位移3平面9個方向應(yīng)變第16頁/共36頁174.2.4）空心包體應(yīng)變計測量地應(yīng)力圓筒空腔鉆孔柱塞應(yīng)變片粘結(jié)方式a.探頭結(jié)構(gòu)第17頁/共36頁18空心包體應(yīng)變計安裝、采集數(shù)據(jù)示意第18頁/共36頁19b.主要特點(diǎn)：1)測量有操作簡便2)測量技術(shù)和計算理論比較成熟3)精度相對較高的地應(yīng)力4)目前使用最為廣泛國際巖石力學(xué)學(xué)會推薦使用的地應(yīng)力測量方法

第19頁/共36頁20第20頁/共36頁21第21頁/共36頁22第22頁/共36頁23第23頁/共36頁24鉆孔的深度必須超過開挖影響區(qū)，才能測到巖體內(nèi)的原始應(yīng)力，否則測出的是二次應(yīng)力。c.測量要求與步驟1)測量要求第24頁/共36頁25(1)在測試地點(diǎn)打大孔

(2)從大孔底打同心小孔(3)在小孔中央位置安裝測量探頭(4)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（5）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)。

（6）數(shù)據(jù)修正和處理，計算地應(yīng)力值2)測量步驟：第25頁/共36頁26d.地應(yīng)力計算原理第26頁/共36頁27第27頁/共36頁28第28頁/共36頁29第29頁/