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地應(yīng)力解除法地應(yīng)力測量原理及技術(shù)

更新時間:2021-03-18瀏覽:1562次

地應(yīng)力解除法地應(yīng)力測量原理及技術(shù)

 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(yīng)該在現(xiàn)場進(jìn)行,因為巖心中的水分散失很小,可以認(rèn)為巖心的力學(xué)性質(zhì)變化不大,特別是應(yīng)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(yīng)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(jìn)行讀數(shù),繪出應(yīng)力—應(yīng)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(yīng)力測點的選擇
地應(yīng)力測量是一項十分認(rèn)真細(xì)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(yīng)力測量包含多個技術(shù)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(xué)合理地選擇地應(yīng)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(jī)操作等有很高的要求。地應(yīng)力測點的選擇應(yīng)遵守下列原則:
(1) 由于地應(yīng)力測量計算是以線彈性理論為基礎(chǔ)的,所以應(yīng)將測點布置在完整或盡量完整的巖體內(nèi),一般要遠(yuǎn)離斷層,避開巖石破碎帶、斷裂發(fā)育帶;
(2) 遠(yuǎn)離或盡量遠(yuǎn)離較大開挖體;
(3) 避開隧道的的應(yīng)力集中區(qū),保證應(yīng)力測點必須位于原巖應(yīng)力區(qū),即原巖應(yīng)力狀態(tài)未受工程擾動的地區(qū);
(4) 為了研究地應(yīng)力對特定位置的影響,測點應(yīng)盡量靠近這些區(qū)域;
(5) 鉆孔至少應(yīng)有 3~5°的仰角,以便排水;
(6) 對于所選測點,不但水電供應(yīng)方便,而且要有足夠的空間容納鉆機(jī)。
6 地應(yīng)力測量步驟
根據(jù)空心包體應(yīng)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(yīng)力測量步驟
(1)使用地質(zhì)鉆機(jī),在平導(dǎo)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(dǎo)洞凈跨,以保證應(yīng)變計安裝位置位于原巖應(yīng)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(yīng)力計。在安裝應(yīng)力計之前做好準(zhǔn)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(zhǔn)備工作就緒后,用粘結(jié)劑注入應(yīng)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(yīng)變計送入小孔中預(yù)定位置,推斷固定銷,將粘結(jié)劑從應(yīng)力計內(nèi)腔擠出進(jìn)入應(yīng)力計與小孔之間的間隔中,等到粘結(jié)劑固化后,記下應(yīng)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(yīng)力計
圖4   帶有應(yīng)力計的巖芯

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