岩體應力測試方法

岩體應力測試方法是指量測岩體應力的方法。有10多種分類法，按受開採影響與否來分。可分為原岩應力測試和應力變化測試，後者的實用性不如前者。廣泛使用的原岩應力量測方法是應力解除法。其基本原理是，當人為將固定有量測元件的岩體微元與基岩分離時。其幾何尺寸將發生彈性恢復。利用彈性理論、岩石彈性常數可以建立恢復應變與應力場之旬的關係。測得獨立恢復應變，求得岩體中一點的應力狀態，利用鑽孔法進行應力解除可避免坑道表面量測受到爆破次生裂隙的影響。量測到遠離巷道的原始應力。依在鑽孔中的量測部位，有孔徑、孔壁和孔底三種恢復應變數測方法，此外尚有在巷道表面測試恢復應變方法。

基本介紹

• 中文名：岩體應力測試方法
• 外文名：Rock mass stress test method
• 學科：地質工程
• 領域：開採
• 範圍：能源
• 釋義：量測岩體應力的方法

簡介

岩體應力測試方法是指量測岩體應力的方法。有10多種分類法，按受開採影響與否來分。可分為原岩應力測試和應力變化測試，後者的實用性不如前者。廣泛使用的原岩應力量測方法是應力解除法。其基本原理是，當人為將固定有量測元件的岩體微元與基岩分離時。其幾何尺寸將發生彈性恢復。利用彈性理論、岩石彈性常數可以建立恢復應變與應力場之旬的關係。測得獨立恢復應變，求得岩體中一點的應力狀態，利用鑽孔法進行應力解除可避免坑道表面量測受到爆破次生裂隙的影響。量測到遠離巷道的原始應力。依在鑽孔中的量測部位，有孔徑、孔壁和孔底三種恢復應變數測方法，此外尚有在巷道表面測試恢復應變方法。

岩體內部應力量測

採用單鑽孔全應力解除法。該方法套用最廣，它使用三維量測元件。

1.岩體鑽孔三軸應變計套孔解除法

它適用於均質、較完整、中硬以上岩石，只要測量地點的岩石比較乾燥。可以取出45-60cm長的岩芯，這種方法是中國礦山使用最廣泛的一種。它利用利曼的孔壁應變法的原理製成探頭元件及安裝系統，通常可使三組各有3-4個電阻應變片的應變花安裝在Ø36mm的小鑽孔壁上。在小孔外圍，用大直徑金剛石岩心鑽頭，套孔解除測得孔壁恢復應變，藉助岩石彈性常數、彈性理論解及最小二乘法、可以確定在允許限差下的6個應力分量。從而可以確定該點的主應力大小及方向二此種套鑽解除的孔壁應變法，國內外己利用於各向異性岩石。由於解決了水下貼上電阻片的問題，在瑞典連續測量的下向孔探已達250m。

2.中空包容式三軸應變計套孔解除法

當遇到鑽孔內岩面潮濕，不便使用普通二軸應變計時，可使用這種方法門本法自1976年起在一些國家開始使用。它與前述方法中應變片的布置方式相似。此種共軸應變計的實質、是將電阻應變花貼上到距岩石鑽孔內壁面間隔很小(0.5mm)。且具有良好防潮層的中空式圓管形元件上，在全圓管周長範圍內與孔壁粘結。它是前述常規孔壁應變法的一種發展。

3.孔底平底面三維應變感測器套孔解除

此法系在孔底平底面貼上三維應變感測器，通過卸載後測量到最低限度6個獨立恢復應變。根據測點的岩石彈性常數、彈性理論及經驗方程，求解岩體一點三維應力的大小。此法的主要優點是要求解除的岩芯長度短，可用於具有一定節理的岩石。中國已研製了這種感測器，只要測點距地表深度大於50m，感測器就有足夠的靈敏度。日本為了進一步提高這種方法的靈敏度，提出了一種鑽孔半球形孔底端面的三維應變感測器。但鑽進需用鑽頭，安裝及應力解除作業都比較複雜。

表面應力量測

這種方法只適用於全斷面掘進機開挖的巷道表面。用此法求算岩體應力時，可把圓形坑道看成一個圓柱形鑽孔，在巷道斷面的表面上安裝三組二維元件，對它們分別進行表面應力解除。