地應(ying)力解除法(fa)地應(ying)力測量(liang)原理(li)及(ji)技(ji)術

 巖石彈性模量和泊松比的測定(ding)

為了提(ti)高測量精度，巖(yan)心率定應該(gai)在(zai)現場進(jin)行，因為巖(yan)心中的水(shui)分散失(shi)很小(xiao)，可以認為巖心(xin)的力(li)學性(xing)質(zhi)變化不(bu)大，特別是(shi)應力(li)計與孔壁的接觸狀(zhuang)態沒有(you)改變。為了方便(bian)起見，也可以(yi)將(jiang)巖(yan)心(xin)帶(dai)上井后立(li)即蠟封。將帶有應力計的巖(yan)心由(you)鉆孔取(qu)出(chu)，放入圍(wei)壓率定(ding)儀(yi)中，給巖(yan)心加圍(wei)壓并同時進行(xing)讀數，繪出應(ying)力—應(ying)變曲(qu)線(xian)這些曲(qu)線(xian)為直線(xian)，即(ji)ε = A + Bp，通過線性(xing)回歸可求出 A及(ji) B 。彈(dan)性模量 E 和泊松比(bi)ν 可用下(xia)式(shi)計(ji)算：

 

地應(ying)力測點的(de)選擇

地應(ying)力測(ce)量是一(yi)項十(shi)分認(ren)真(zhen)細致的(de)工作，任何工作環節的(de)失誤都會給測(ce)量結(jie)果帶來誤差。地應力測(ce)量包含多(duo)個技術環節(jie)：一是需要可靠的傳感器及數據(ju)采(cai)集(ji)系統；二是(shi)要科學合理(li)地選擇(ze)地應力測量地點；三是(shi)對鉆孔平直度、孔徑(jing)偏差、大小(xiao)孔同心度和(he)鉆(zhan)機(ji)操作等有很高(gao)的要求(qiu)。地應力測點的選擇應遵守下列原則：

(1) 由于(yu)地應力測(ce)量計(ji)算是(shi)以線彈(dan)性理論為(wei)基礎的，所以應將測(ce)點布置在完整(zheng)或(huo)盡量完整(zheng)的巖體內(nei)，一般要遠離斷層，避開巖石(shi)破(po)碎帶、斷裂發育(yu)帶；

(2) 遠(yuan)離(li)或盡量遠(yuan)離(li)較大(da)開挖(wa)體；

(3) 避開隧道的(de)的(de)應力(li)集中區(qu)，保證應力(li)測點必須位于原巖應力(li)區(qu)，即原巖應力狀態未受工程擾動的地區(qu)；

(4) 為(wei)了(le)研究(jiu)地應力(li)對特定(ding)位置的(de)影響(xiang)，測點應盡量靠(kao)近這些(xie)區域；

(5) 鉆(zhan)孔至(zhi)少應有 3～5°的(de)仰(yang)角，以便排(pai)水；

(6) 對于(yu)所選測點，不但水電供(gong)應方便，而且(qie)要有足夠的空(kong)間(jian)容(rong)納(na)鉆機(ji)。

6 地應力測量步驟

根據(ju)空心包體(ti)應變(bian)計解除(chu)法的原(yuan)理(li)，具體(ti)現場(chang)測量步驟如下：

圖(tu)1  現場地應力測量步驟

（1）使用地質鉆機，在平導(dao)洞 PDK50+730 山體側垂(chui)直軸(zhou)向打直徑為130mm 的近(jin)水(shui)平鉆孔，深度為導(dao)洞凈跨，以保證應(ying)變計安裝位(wei)置位(wei)于原(yuan)巖應(ying)力區。鉆孔上傾 3－5°，以便(bian)冷水流出(chu)并(bing)易于清洗(xi)鉆孔。

圖(tu)2   鉆(zhan)取 130mm 大孔

（2）換用用磨平鉆頭打喇(la)叭口，然后從孔底打直徑為 36mm 的同心(xin)小(xiao)孔，小(xiao)孔深 30cm。小孔打好后，用(yong)水(shui)沖(chong)洗干凈，再用(yong)酒精(jing)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(kuo)粘(zhan)結劑的配制，鉆孔深度的計算，安(an)裝(zhuang)深度的控制等。準備工(gong)作(zuo)就緒后，用(yong)粘結劑(ji)注入應力計的內(nei)腔(qiang)內(nei)，固(gu)定(ding)好柱塞，用帶有定(ding)向器的安裝桿將空心(xin)包體應變計送(song)入小孔(kong)(kong)中(zhong)預定(ding)位置，推斷(duan)固(gu)定(ding)銷，將粘結(jie)劑從應力計(ji)內腔(qiang)擠出進入(ru)應力計(ji)與小孔(kong)(kong)之間的間隔中，等到粘結劑(ji)固化后，記下應力計的偏(pian)角以及(ji)鉆孔的方位和傾(qing)角。

圖3  通過定向器安裝應力(li)計

圖4   帶有應(ying)力計的巖芯