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地应力解除法地应力测量原理及技术

发布时间:2021-03-18浏览:101次

地应力解除法地应力测量原理及技术

 岩石弹性模量和泊松比的测定

为了提高测量精度,岩心率定应该在现场进行,因为岩心中的水分散失很小,可以认为岩心的力学性质变化不大,特别是应力计与孔壁的接触状态没有改变。为了方便起见,也可以将岩心带上井后立即蜡封。将带有应力计的岩心由钻孔取出,放入围压率定仪中,给岩心加围压并同时进行读数,绘出应力—应变曲线这些曲线为直线,即ε = A + Bp,通过线性回归可求出 A B 。弹性模量 E 和泊松比ν 可用下式计算:

 
地应力测点的选择
地应力测量是一项十分认真细致的工作,任何工作环节的失误都会给测量结果带来误差。地应力测量包含多个技术环节:一是需要可靠的传感器及数据采集系统;二是要科学合理地选择地应力测量地点;三是对钻孔平直度、孔径偏差、大小孔同心度和钻机操作等有很高的要求。地应力测点的选择应遵守下列原则:
(1) 由于地应力测量计算是以线弹性理论为基础的,所以应将测点布置在完整或尽量完整的岩体内,一般要远离断层,避开岩石破碎带、断裂发育带;
(2) 远离或尽量远离较大开挖体;
(3) 避开隧道的的应力集中区,保证应力测点必须位于原岩应力区,即原岩应力状态未受工程扰动的地区;
(4) 为了研究地应力对特定位置的影响,测点应尽量靠近这些区域;
(5) 钻孔至少应有 3~5°的仰角,以便排水;
(6) 对于所选测点,不但水电供应方便,而且要有足够的空间容纳钻机。
6 地应力测量步骤
根据空心包体应变计解除法的原理,具体现场测量步骤如下:
图1  现场地应力测量步骤
(1)使用地质钻机,在平导洞 PDK50+730 山体侧垂直轴向打直径为130mm 的近水平钻孔,深度为导洞净跨,以保证应变计安装位置位于原岩应力区。钻孔上倾 3-5°,以便冷水流出并易于清洗钻孔。
图2   钻取 130mm 大孔
(2)换用用磨平钻头打喇叭口,然后从孔底打直径为 36mm 的同心小孔,小孔深 30cm。小孔打好后,用水冲洗干净,再用酒精或丙酮擦洗。
(3)安装应力计。在安装应力计之前做好准备工作,包括粘结剂的配制,钻孔深度的计算,安装深度的控制等。准备工作就绪后,用粘结剂注入应力计的内腔内,固定好柱塞,用带有定向器的安装杆将空心包体应变计送入小孔中预定位置,推断固定销,将粘结剂从应力计内腔挤出进入应力计与小孔之间的间隔中,等到粘结剂固化后,记下应力计的偏角以及钻孔的方位和倾角。
图3  通过定向器安装应力计
图4   带有应力计的岩芯

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