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地應力解除法地應力測量原理及技術

更新時間:2021-03-18瀏覽:1806次

地應力解除法地應力測量原理及技術

 巖石彈性模量和泊松比的測定

為了提高測量精度,巖心率定應該在現(xiàn)場進行,因為巖心中的水分散失很小,可以認為巖心的力學性質(zhì)變化不大,特別是應力計與孔壁的接觸狀態(tài)沒有改變。為了方便起見,也可以將巖心帶上井后立即蠟封。將帶有應力計的巖心由鉆孔取出,放入圍壓率定儀中,給巖心加圍壓并同時進行讀數(shù),繪出應力—應變曲線這些曲線為直線,即ε = A + Bp,通過線性回歸可求出 A B 。彈性模量 E 和泊松比ν 可用下式計算:

 
地應力測點的選擇
地應力測量是一項十分認真細致的工作,任何工作環(huán)節(jié)的失誤都會給測量結(jié)果帶來誤差。地應力測量包含多個技術環(huán)節(jié):一是需要可靠的傳感器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng);二是要科學合理地選擇地應力測量地點;三是對鉆孔平直度、孔徑偏差、大小孔同心度和鉆機操作等有很高的要求。地應力測點的選擇應遵守下列原則:
(1) 由于地應力測量計算是以線彈性理論為基礎的,所以應將測點布置在完整或盡量完整的巖體內(nèi),一般要遠離斷層,避開巖石破碎帶、斷裂發(fā)育帶;
(2) 遠離或盡量遠離較大開挖體;
(3) 避開隧道的的應力集中區(qū),保證應力測點必須位于原巖應力區(qū),即原巖應力狀態(tài)未受工程擾動的地區(qū);
(4) 為了研究地應力對特定位置的影響,測點應盡量靠近這些區(qū)域;
(5) 鉆孔至少應有 3~5°的仰角,以便排水;
(6) 對于所選測點,不但水電供應方便,而且要有足夠的空間容納鉆機。
6 地應力測量步驟
根據(jù)空心包體應變計解除法的原理,具體現(xiàn)場測量步驟如下:
圖1  現(xiàn)場地應力測量步驟
(1)使用地質(zhì)鉆機,在平導洞 PDK50+730 山體側(cè)垂直軸向打直徑為130mm 的近水平鉆孔,深度為導洞凈跨,以保證應變計安裝位置位于原巖應力區(qū)。鉆孔上傾 3-5°,以便冷水流出并易于清洗鉆孔。
圖2   鉆取 130mm 大孔
(2)換用用磨平鉆頭打喇叭口,然后從孔底打直徑為 36mm 的同心小孔,小孔深 30cm。小孔打好后,用水沖洗干凈,再用酒精或丙酮擦洗。
(3)安裝應力計。在安裝應力計之前做好準備工作,包括粘結(jié)劑的配制,鉆孔深度的計算,安裝深度的控制等。準備工作就緒后,用粘結(jié)劑注入應力計的內(nèi)腔內(nèi),固定好柱塞,用帶有定向器的安裝桿將空心包體應變計送入小孔中預定位置,推斷固定銷,將粘結(jié)劑從應力計內(nèi)腔擠出進入應力計與小孔之間的間隔中,等到粘結(jié)劑固化后,記下應力計的偏角以及鉆孔的方位和傾角。
圖3  通過定向器安裝應力計
圖4   帶有應力計的巖芯

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