2019年巖土工程師基礎(chǔ)知識講義：巖石應力測試

巖石應力測試

巖石應力測試適用于均質(zhì)巖體，可采用孔壁、孔底和表面應力測試。用鉆孔巖心法測求三向、雙向應力;用掏槽法測求巖體表面單向應力。

(一)、表面應力測試

1、應力解除法

1 試驗的適用條件

試驗適用于堅硬完整和半堅硬完整的巖體，測量巖體表面的應力狀態(tài);

2 試驗的布置

測點應布置在不受開挖爆破破壞的巖面。

常用的主要設(shè)備有：靜態(tài)電阻應變儀、應變片(應變花>、惠斯登電橋、防護罩、鉆機及輔助設(shè)備、粘結(jié)劑及屏蔽線等。

3 試驗的主要技術(shù)要求

4 試驗成果的分析

1) 計算各級解除深度下的應變值

εi=εn-εo

式中 εi-某一級解除深度的應變值(με);

εn-某一級解除深度應變儀讀數(shù)(με);

εo-應變花初讀數(shù)(με)。

2) 繪制應變花各應變片的應變值(εi)與相對解除深度(h/D)的關(guān)系曲線。

2、應力恢復法

1 試驗的適用條件同(表面)應力解除法。

2 試驗的布置

測點布置及應變量測儀及應變片同(表面)應力解除法。應力恢復設(shè)備包括液壓枕、油泵及壓力表等。

3 試驗的主要技術(shù)要求

4.試驗成果的分析

參照應力解除法計算式計算巖體表面應力。

(二)、孔壁應力測試

1、試驗的適用條件

試驗適用于地下水位以上、完整或較完整的細粒巖體，用套孔應力解除法測量巖體內(nèi)某點的三向應力大小和方向。

2、試驗的布置

3、試驗的主要技術(shù)要求

1) 用φ130mm鉆頭鉆至預定深度，取出巖芯，磨平孔底。

2) 用φ46mm鉆頭同心鉆測孔，同心度(即大、小孔圓心差距)宜小于2mm，孔深約50cm。

(三)、孔底應力測試

1、試驗的適用條件

試驗適用于地下水位以上完整和較完整的細粒巖體，用孔底面應力解除法測量巖體內(nèi)某點的平面應力大小和方向。如測求巖體內(nèi)某點的三向應力狀態(tài)，應在同一平面內(nèi)用三個鉆孔交匯于該點的方法。

2、試驗的布置

測點的布置要求同孔壁應力測試。

主要的設(shè)備有：“門塞”應變計及安裝器;靜態(tài)電阻應變儀及輔助設(shè)備;坑道鉆機，金剛石鉆頭(φ76mm)，孔底磨平鉆頭及鉆機輔助設(shè)備等。

3、試驗的主要技術(shù)要求

1) 將鉆孔鉆至預定深度后，取出巖芯，觀察節(jié)理發(fā)育情況，判明孔底巖體是否滿足測試要求，不能滿足時應繼續(xù)鉆進。

2) 清除孔底殘留巖芯，用金剛砂細磨鉆頭磨平孔底，并用水沖洗干凈和高壓風吹干，再用丙酮擦洗孔底。

3) 孔底涂一層環(huán)氧樹膠后，用安裝器將檢查合格的應變計(見下圖)送至孔底并粘貼好。

4) 將應變片與應變儀接通、預調(diào)平衡，測記初始讀數(shù)，連續(xù)三次(10min讀一次)讀數(shù)小于±5微應變即視為穩(wěn)定，然后取出安裝器，記取孔深及孔的方位、傾角。

5) 鉆孔進行應力解除，鉆至10～20cm時停止鉆進，取出巖芯并清洗干凈，裝上安裝器，測記解除后的應變穩(wěn)定讀數(shù)。

6) 將應變測試獲取的巖芯進行彈性模量E、泊松比μ的室內(nèi)試驗。

測試的工作程序見下圖。a-孔底磨平;b-粘貼應變計;c-套孔應力解除;d-取出巖芯。

4 試驗成果的分析

1) 計算各應變片的解除應變測點值。

2) 計算巖體的三向應力，計算方法參見有關(guān)專業(yè)書籍。

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