地应力测试步骤、所需仪器及注意事项总结——张念超
地应力测定方法
地应力测定方法
嘿，你知道吗，地应力测定方法那可真是太重要啦！就好像我们要了解一个人的性格一样，得有合适的办法。
咱先说说水压致裂法吧。
这就好比给大地来个“温柔的压力测试”。
通过向钻孔内注入高压水，让岩石产生裂缝，从而能得到地应力的信息。
这多神奇呀！是不是有点像医生用特殊的手段来诊断病人的病情呢？
还有应力解除法呢。
这就像是给大地“松松绑”，然后观察它的反应。
把岩石周围的约束去掉一部分，测量它变形的情况，进而推断出地应力。
这可不是一般人能想到的办法呀！
声发射法也很有意思哦。
岩石在受力的时候会发出一些微小的声音，就像人在紧张时可能会不自觉地发出一些小动静一样。
通过监测这些声音，就能了解地应力的情况啦。
那地应力测定到底有啥用呢？这可太关键啦！它能帮助我们在工程建设中做出更合理的设计呀。
要是不了解地应力，就好比闭着眼睛走路，多危险呐！比如建隧道、修大坝，都得根据地应力来好好规划，不然可能会出现各种问题呢。
而且，这对地质研究也是非常重要的。
它能让我们更好地理解地球内部的结构和运动规律，就像给地球做了一次全面的体检一样。
总之，地应力测定方法是我们探索地球的重要工具，我们可不能小瞧它们呀！它们就像一把把钥匙，能打开地球内部奥秘的大门。
我们要不断地研究和发展这些方法，让我们对地球的了解越来越深入，越来越准确！这样我们才能更好地和地球相处，更好地利用地球的资源，同时也更好地保护我们的地球家园呀！。
地应力的测量方法
地应力的测量方法
嘿，朋友们！今天咱来聊聊地应力的测量方法，这可真是个有趣又重要的事儿呢！
你想想看，地应力就像是大地的“脾气”，咱得搞清楚它是怎么个情况，才能更好地和大地打交道呀！那怎么测量这大地的“脾气”呢？
有一种方法叫水压致裂法，就好像给大地来个“温柔的挑战”。
通过向钻孔里注水，然后观察岩石的反应，就像试探一个人对不同事情的反应一样，是不是挺有意思？这种方法能比较直接地得到一些关键信息呢。
还有一种叫应力解除法，这就像是给大地“松松绑”。
先把岩石周围的束缚慢慢解除，然后看它会有什么变化，从而了解它原来承受着多大的应力。
就好像你一直背着很重的包，突然把包放下，那一下子的轻松感，就是我们要去捕捉的。
声发射法也不错哦！就像是听大地“说话”。
岩石在受力的时候会发出一些微小的声音，我们就通过这些声音来推断地应力的情况。
这就好比你能从一个人的语气中听出他的心情一样。
那这些方法难不难呢？其实也没那么可怕啦！只要咱认真去学，去实践，肯定能掌握的。
就像学骑自行车一样，一开始可能会摇摇晃晃，但多练几次不就会了嘛！
测量地应力可不能马虎，这关系到很多工程的安全呢！要是没搞清楚
地应力，那盖房子、修隧道啥的，说不定就会出问题哦，那可不得了！所以啊，我们得重视起来，把这些方法学好、用好。
大家想想，要是我们能准确地知道地应力的大小和方向，那不是能让我们的工程建设更顺利、更安全吗？那多有成就感呀！所以说，地应力的测量方法可真是太重要啦，我们可得好好研究研究呢！总之，地应力的测量方法是我们了解大地的重要途径，让我们一起努力，把这个神秘的领域搞清楚吧！
原创不易，请尊重原创，谢谢!。
地应力的直接测量法
地应力的直接测量法
地应力的直接测量法包括下面几种方法：
1. 地应力测量仪器：使用地应力测量仪器直接测量地下的应力。
这些仪器通常是通过在地下钻孔中放置应变计或应力计来测量地应力。
这种方法可以提供准确的地应力数据，但需要进行钻孔操作，费用较高。
2. 爆炸法：通过在地下设置炸药并引爆，测量地表上的应力波传播速度和振动特征来推断地下的应力。
这种方法相对简单，但需要进行炸药操作，安全风险较高。
3. 岩石力学试验：通过进行岩石力学试验，测量岩石的弹性模量、抗拉强度、抗压强度等参数，从而间接推断地应力。
这种方法需要采集岩石样本进行实验室测试，适用于岩石层较浅的地区。
4. 岩石应变测量：通过在地下岩石体内放置应变计，测量岩石的应变变化来推断地应力。
这种方法需要进行钻孔操作，并需要考虑岩石体的应变计的选择和安装位置。
这些方法各有优缺点，选择合适的方法需要考虑实际情况和研究目的。
地应力测量的方法及原理
地应力测量的方法及原理嘿，咱今儿个就来聊聊地应力测量这档子事儿！你知道吗，这地应力就像是大地的“情绪”呢！那怎么才能知道大地的“情绪”是啥样呢？这就得靠各种测量方法啦。
先来说说水压致裂法吧。
这就好比给大地来个特殊的“按摩”，通过向钻孔里注入高压水，让岩石产生裂缝，然后就能根据压力啥的推算出地应力啦。
你说神奇不神奇？就好像我们能从一个人的表情和动作去猜他心里在想啥一样。
还有应力解除法，这就像是给大地“松松绑”。
先在岩石上安装各种测量仪器，然后把周围的岩石一点点去掉，这时候测量仪器的数据就会发生变化，根据这些变化就能知道地应力啦。
这多有意思呀，就像我们去掉身上的一些束缚后，会感觉轻松很多，而这种轻松的状态是可以被察觉到的。
那空心包体应变计法呢，就像是给大地戴上了一个特殊的“手环”，可以时刻监测它的“情绪波动”。
通过这个“手环”收集的数据，就能知道地应力的具体情况啦。
这些方法各有各的妙处，各有各的用处。
它们就像是探索大地秘密的钥匙，能让我们更了解我们脚下的这片土地。
你想想，如果我们不了解地应力，那在进行一些工程建设的时候，会不会就像闭着眼睛走路一样，容易出问题呀？所以说，地应力测量可太重要啦！就好比盖房子，如果不知道地下的情况，房子盖起来可能就不牢固，说不定哪天就出问题了呢。
而有了地应力测量，我们就能提前做好准备，让一切都稳稳当当的。
而且呀，这些测量方法可不是随随便便就能用的，得专业的人来操作呢！他们就像是大地的“医生”，通过各种手段来诊断大地的“健康状况”。
咱再回过头来想想，这大地的“情绪”还真是复杂呢，要想准确测量出来可不容易。
但人类的智慧就是这么厉害，总能想出各种办法来应对。
所以说呀，地应力测量这事儿，真的是既有趣又重要呢！咱可不能小瞧了它，它可是关系到很多大工程的安全和稳定呢！你说是不是？。
06地应力测量及计算
06地应力测量及计算地应力是指地壳内部的应力状态。
测量和计算地应力是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、本文将介绍地应力的测量方法和计算方法。
地应力测量方法主要有三种：地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。
地应力测量仪是一种常用的测量地应力的方法。
它通过在地下埋设一根压力计，测量地应力的大小和方向。
常用的地应力测量仪有压力孔测量仪、普鲁茨钻杆测量仪和磁性差压计。
压力孔测量仪是一种通过安装于孔底的支撑杆和压力计来测量地应力的方法。
普鲁茨钻杆测量仪是一种通过在孔内装置一个强弹簧的测量仪器，通过测量弹簧的变形来推断地应力的大小和方向。
磁性差压计是一种通过测量磁场的变化来推断地应力的方法。
另一种常用的地应力测量方法是孔隙压力测量仪。
它是一种通过在井孔内测量孔隙压力变化来推断地应力的大小和方向的方法。
这种测量方法一般适用于石油地质勘探和地震地质研究。
它通过在井孔内安装一根测井电缆和压力传感器来测量孔隙压力变化，然后通过杨氏模量和泊松比等参数来计算地应力的大小和方向。
地关锚力计是一种通过测量地下锚杆的受力情况来推断地应力的大小和方向的方法。
它通过在地下锚杆上安装应变测量装置和载荷传感器来测量地区承受的力的大小和方向。
地关锚力计主要用于矿山、隧道和岩土工程领域。
地应力的计算方法有两种：经验计算法和数值计算法。
经验计算法是根据经验公式和经验数据来计算地应力的大小和方向。
常用的经验公式有Kirsch公式、帕斯卡公式和修正Bjerrum公式。
这些公式基于土岩力学理论和实际工程经验推导出来，可以快速计算地应力的大小和方向。
数值计算法是通过建立地应力的数值模型来计算地应力的大小和方向。
常用的数值计算方法有有限元法、有限差分法和边界元法。
这些方法可以利用计算机进行计算，通过建立地下的有限元网格或差分网格来模拟地下结构和地应力，从而计算地应力的大小和方向。
综上所述，地应力的测量和计算是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、地应力的测量方法主要包括地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。
地应力方向测试标准
地应力方向测试标准一、测试目的地应力方向测试的目的是确定地应力场中最大主应力、最小主应力的方向，为地质灾害的预防和工程设计提供重要依据。
二、测试原理地应力方向测试通常采用应力解除法进行。
该方法通过在岩体表面钻孔，并在孔内安装应力传感器，测量岩体在孔底的应力变化情况。
根据测量结果，可以确定地应力场的主应力方向。
三、测试步骤1. 选取测试点，确定测试位置。
2. 在测试点进行钻孔作业，孔深根据实际需要确定。
3. 在钻好的孔内安装应力传感器，并确保传感器与孔壁紧密接触。
4. 连接数据采集系统，对传感器进行初始化。
5. 进行应力解除试验，记录应力变化数据。
6. 对采集到的数据进行处理和分析。
四、数据处理及分析1. 对采集到的应力变化数据进行整理，提取最大主应力、最小主应力的方向。
2. 利用统计方法对测试结果进行分析，得出地应力场的主应力方向分布规律。
3. 根据分析结果，制定相应的工程措施或地质灾害防治方案。
五、测试结果应用1. 工程设计：根据地应力方向测试结果，合理规划工程设施的布局和结构形式，避免与地应力场发生冲突，提高工程设施的安全性和稳定性。
2. 地质灾害防治：根据地应力场的主应力方向分布规律，制定针对性的地质灾害防治措施。
例如，在断裂带附近应着重防范地震灾害，在地形切割强烈的地区应防范滑坡等地质灾害。
六、测试报告编写1. 测试报告应包括以下内容：测试目的、测试原理、测试步骤、数据处理及分析结果、测试结果应用建议等。
2. 测试报告应简明扼要，重点突出，易于理解。
报告中的数据应准确、清晰，分析结论应客观、中肯。
3. 测试报告应按照规范格式进行编写，包括封面、目录、正文等内容。
报告的格式应统一、规范，以便于存档和查阅。
七、测试质量要求1. 测试点选取要具有代表性，能够反映地应力场的整体特征。
测试点数量应根据实际需要确定，但不应少于三个。
2. 应力传感器安装要牢固，与孔壁紧密接触。
传感器应具有良好的稳定性和灵敏度，能够准确反映应力变化情况。
水压致裂法测量地应力试验方案
水压致裂法测量地应力试验方案一、试验目的。
咱们为啥要做这个水压致裂法测量地应力的试验呢？简单说就是想知道地底下那些石头啊、土啊到底承受着多大的压力，这就像是给地球做个体检，看看它内部的“压力指数”，对工程建设、地质研究啥的都特别重要。
二、试验地点。
1. 初步选址。
咱得找个有代表性的地方。
首先得远离那些人类活动特别频繁、可能会干扰试验结果的地方，像大型工厂或者交通枢纽。
考虑到地质构造的多样性，最好是那种既有岩石层又可能有不同岩性交错的地方。
比如说在山区里，有花岗岩、砂岩等不同岩石类型的区域就很不错。
2. 详细勘察。
到了初步选好的地方后，再进行详细的地质勘察。
拿着小锤子、放大镜啥的（当然实际会用更专业的设备啦），看看岩石的纹理、结构，有没有裂缝之类的。
还要查看周边的地形地貌，是不是容易积水，有没有山体滑坡的风险等，毕竟咱要在这儿安全地做试验嘛。
三、试验设备。
1. 水压致裂设备。
这是主角啊！就像一个超级水枪，不过是特别高科技的那种。
它能精确控制水的压力，把水注入到钻孔里，产生裂缝。
要选质量可靠、压力控制精度高的设备。
比如说压力控制能精确到0.1MPa的那种，就像你能精确控制给蛋糕抹奶油的量一样准确。
2. 钻孔设备。
得有个厉害的钻孔机，能钻出又直又深的孔。
这个钻孔机的钻头得是那种耐磨的，像金刚狼的爪子一样坚韧，能轻松穿透岩石层。
钻孔的深度和直径得根据咱们的试验要求来。
一般来说，钻孔深度可能会在十几米到几十米不等，直径大概在50 100毫米之间。
3. 测量仪器。
测量水压的仪器就像是水压的“温度计”，能准确显示水压力的大小。
精度也要高，误差不能太大，不然就像你量身高结果差了好几厘米一样离谱。
还有测量裂缝扩展的仪器，这就像是给裂缝装了个“小眼睛”，能看到裂缝是怎么一点点变大的。
四、试验步骤。
1. 钻孔。
把钻孔机搬到选定的位置，就像搬家似的，只不过这个“家”是在地上挖个洞。
然后小心翼翼地开始钻孔，一边钻一边注意观察钻出来的岩屑。
地应力测试的方法
地应力测试的方法我折腾了好久地应力测试这事儿，总算找到点门道。
说实话，地应力测试一开始我也是瞎摸索。
我先试过水压致裂法。
这方法就像是给地壳里的岩石做个特殊的水压冲击试验。
当时啊，我们在选定的测试钻孔里使劲泵水，增加水压，一直到岩石裂开。
可这里面学问大着呢。
一开始我没掌握好泵水的速度和压力变化的监测频率，结果得到的数据那叫一个乱啊，根本没法准确反映地应力状态，这可真是个失败的教训。
后来我搞清楚了，这个泵水速度得均匀稳定，就跟我们平时给花瓶浇水，水流得稳定一点才能把水量控制好一样。
监测压力变化得特别频繁，眼睛得死死盯着仪器读数，就像看自己网购的快递进度一样紧盯着数据变化。
还有应力解除法。
这个方法有点像给被禁锢的石头松绑。
我们要在岩石里钻孔，然后在孔底或者孔壁上安装应力计之类的设备，再接着把周围的岩石一层一层地剥掉，解除它原来受到的应力，然后看应力计的变化读数。
我在钻孔的时候就遇到问题了，钻的角度稍微偏一点都不行。
有一次我没太注意这个，钻歪了点儿，结果应力解除就不完全，测试出来的数据偏差特别大。
经过那次失败，我才知道钻孔角度就得像瞄准射击一样精准才行。
再就是声发射法。
这个其实是利用岩石受到应力作用时产生的声发射信号来判断地应力情况。
我用这个方法的时候实验环境可得好好控制。
周围不能有太多其他嘈杂的声音，就像你要听很细小的声音比如针掉地上那种，必须周围得安静一样。
如果环境噪声太大，那些岩石声发射信号就会被盖住，就无法准确测出来应力了。
这些都是我尝试地应力测试实实在在的经历，希望对你们要是做类似的测试有点帮助，如果有更好的方法或者我的说法有不对的地方，也欢迎一起讨论啊。
地应力测量方法及其需要注意的问题
地应力测量方法及其需要注意的问题地应力是指存在于地壳中的内应力。
主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。
地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。
地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用,近年来随着我国社会经济的持续快速发展,我国水电领域工程建设保持着较快增长势头,工程建设地点向江河源头、高山峡谷地带延伸,工程建设内容往往包含深埋长深隧道,大跨度、大尺度地下厂房等,在这种情况下,我国地应力测试事业也取得了长足的进步,各种试验手段、测试方法层出不穷,并取得一定的成果。
1地应力测量方法1.1 应力解除法应力解除法是以弹性理论为基础,它把一定范围内的岩体视为均质的、各向同性的完全弹性体。
这一测量方法的实质是在被测虚力场的岩体中选定测点,在测点位置安设测量元件,然后在所安装的测量元件周围掏槽或套孔,使安设有测量元件的岩石与周围岩体分离,也就是使这一部分岩石从被测应力场作用之下解脱出来。
此时,测点岩石将由于外力的消失而产生弹性恢复变形。
通过测量元件将这一变形记录下来,即可按弹性理论来确定被测应力场的3个主应力的大小、方向和倾角。
应力解除法测量地应力的方法有:孔底应变计、孔径应变计、孔壁应变计、空心包体应力计等方法,其中孔底应变计、孔径应变计只能测出二维应力,若用它测三维应力,则需要打交于一点互不平行的三个钻孔。
采用孔壁应变计和特殊制作的空心包体式孔壁的应力计只需要打1个钻孔就可测出三维应力。
1949年奥尔森(O.J.Olson)第一次将应力解除法用于岩石应力测试以来,套孔应力解除法发展为技术上比较成熟的一种原岩应力测量方法。
套孔应力解除法具有测量灵敏度高、测量结果可靠、可以在深孔中进行测量测点的三维应力状态(需要利用三孔交汇的方法)等特点。
因此,利用套孔应力解除法可以较为准确地测量矿山岩体的原岩应力。
地应力大小测定标准
地应力大小测定标准《地应力大小测定标准，你了解多少？》嘿，各位小伙伴们！你们知道吗？在我们生活的这个地球上，地应力就像是隐藏在地下的神秘力量，时刻影响着我们的大地。
如果把地球比作一个巨大的舞台，那地应力就是幕后的神秘导演，操控着一切！而地应力大小的测定标准，那可绝对是重中之重啊！不搞懂这个，就好像在黑暗中摸索，随时可能摔得鼻青脸肿！一、“应力探测器：寻找神秘力量的神器”在这个小标题下呀，我们得说说用于测定地应力的各种仪器和设备，就像侦探寻找线索的神器一样！“嘿，这些应力探测器可都是寻找地应力的超级英雄啊！”它们能够精准地捕捉到地应力的蛛丝马迹。
就好比指南针能指引方向，这些探测器就是我们探索地应力世界的指南针！比如水压致裂法，就像是一个神奇的魔法棒，能把地应力的秘密给揭示出来。
通过向钻孔内注入高压水，让岩石破裂，从而测定地应力的大小，是不是很绝绝子！二、“数据魔法师：变杂乱为有序”接下来就是数据处理啦！“哇塞，数据魔法师要登场啦！”测定得到的数据就像一堆杂乱无章的拼图，而我们的数据魔法师们要把它们整理得井井有条。
他们运用各种算法和模型，把那些看似毫无头绪的数据变得有意义。
这就好像是把一堆乱麻理成一根根整齐的线，厉害吧！比如最小二乘法，就像是一个神奇的整理大师，能把那些分散的数据点拟合出一条漂亮的曲线，让我们对地应力的大小有更准确的认识。
三、“误差大作战：打败那些调皮的家伙”哎呀呀，误差可是个调皮的家伙，总是想捣乱呢！“哼，我们可不会让误差这个小捣蛋得逞！”在测定地应力大小时，误差就像一只小怪兽，时不时地冒出来捣乱。
我们要和它展开一场激烈的大作战！采取各种措施来减少误差，让测定结果更加可靠。
就像打游戏升级一样，不断提升我们的技能，把误差这个小怪兽打得落花流水！比如多次测量取平均值，就像是给数据穿上了一层坚固的铠甲，抵御误差的攻击。
四、“标准守护者：捍卫地应力的尊严”最后啊，就是要确保我们始终遵循测定标准啦！“嘿，我们是标准的守护者，绝不允许任何违规行为！”这些标准就像是地应力世界的宪法，我们必须严格遵守。
地应力测试试验
纲
利用岩石“kaiser效应 效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应
利用岩石“kaiser效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应力 效应
四、成果整理 1、绘出 每个试件 的AE特征 曲线； 2、确定 AE特征点 （突发点）
利用岩石“kaiser效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应力 效应
2、室内测试方法
1）试件制备 （3）试件尺寸 园柱体：高：径比2～3：1； 长方体：高：宽比2～3：1； （4）端部处理 2）试验过程 安装声发射探头； 通过MTS伺服控制刚性试验机加压； Force控制，15KN/min；
荷载传感器 声发射探头 岩石试件
提 力
一、概述 二、仪器、设备 仪器、 三、试验方法 四、成果整理
提 力
一、概述 二、仪器、设备 仪器、 三、试验方法 四、成果整理
纲
利用岩石“kaiser效应 效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应
利用岩石“kaiser效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应力 效应
二、仪器、设备 仪器、 1、伺服控制刚性试验机 2、声发射探头
声发射探头 岩石试件
荷载传感器
1 2 T = − J1 + J 2 3 1 1 3 ω = arccos − Q / − T 27 2 2 3 1 Q = − J1 + J1 J 2 − J 3 27 3
利用岩石“kaiser效应 效应” 利用岩石“kaiser效应”测地应力
四、成果整理
1）主应力
T ω 1 σ1 = 2 − cos + J1 3 3 3 T ω + 2π 1 σ2 = 2 − cos + J1 3 3 3 T ω + 4π 1 σ3 = 2 − cos + J1 3 3 3 J1 = σ x + σ y + σ z
地应力的测量方法
地应力的测量原理目前地应力测量方法有很多种，根据测量原理可分为三大类：第一类是以测定岩体中的应变、变形为依据的力学法，如应力恢复法、应力解除法及水压致裂法等；第二类是以测量岩体中声发射、声波传播规律、电阻率或其他物理量的变化为依据的地球物理方法；第三类是根据地质构造和井下岩体破坏状况提供的信息确定应力方向。
其中，应力解除法与水压致裂法得到比较广泛的应用，其他几种只能作为辅助方法。
1.应力解除法测试原理和技术1.1应力解除法测试原理具有初始应力的岩体，用人为的方法卸去其应力，在岩体恢复变形的过程中测试其应变，然后用弹性力学理论计算出地应力的大小，得出其方向、倾角。
目前国内外地应力测量普遍采用空心包体应变计测量技术。
KX一81型空心包体应变计由A、B、C 3组共12枚应变片嵌埋在1个壁厚约3 mm的空心环氧树脂圆筒中间，圆筒外表面与钻孔壁用专用环氧树脂胶黏结在一起，其是在澳大利亚CSIRO空心包体应变计的基础上研制出来的，是套钻孔应力解除法的一种，只需1个孔就能测量出某点的三维原岩应力，具有使用方便、安装操作简单、成本低、效率高等优点。
1.2完全温度补偿技术KX一81型空心包体应变计与其他许多应变测量仪器一样，均采用应变计作为敏感元件，并根据惠斯顿电桥的原理13J，将应变的变化转换成电压变化经放大后记录下来。
电阻应变计对温度变化是很敏感的，温度发生变化时应变计的电阻值将发生变化，从而产生虚假的附加应变值。
因此在现场测试中必须采取温度补偿措施。
惠斯顿电桥原理：平衡时，检流计所在支路电流为零，则有，（1）流过R1和R3的电流相同（记作I1），流过R2和R4的电流相同（记作I2）。
（2）B，D两点电位相等，即UB=UD。
因而有I1R1=I2R2；个阻值已知，便可求得第四个电阻。
测量时，选择适当的电阻作为R1和R2，用一个可变电阻作为R3，令被测电阻充当R4，调节R3使电桥平衡，而且可利用高灵敏度的检流计来测零，故用电桥测电阻比用欧姆表精确。
6-2 地应力测量方法
2
（4-8）
2
E 2 U1 U 2 U 3 2 2 6d 1
U1 U 2 U 2 U 3 U 3 U1
3 U 2 U 3 2U1 U 2 U 3
（4-9）
arctan
① 孔径变形测量
用于测量孔径变形的仪器很多，其中最著名 的是USBM（美国矿山局）孔径变形计。
它 是 奥 伯 特 （ L.Obert ） 和 梅 尔 里 （R.H.Merrill）等人于60年代研制出来的， 其结构见教材P159图3-20所示。
① 孔径变形测量
其探头是六个圆头活塞，两个径向相对的活塞测量 一个直径方向的变形，每对相差60°角，
① 孔底应变测量步骤
（3）将应变计导线连接到应变测量仪器上， 记录原始应变数据（一般调零）； （4）进行套孔应力解除，解除后再一次记 录应变数据，根据应力解除前后应变片的读 数变化，即可求出孔底平面的应力状态。
孔底平面的应力状态和周围原岩应力状态的 关系还没有理论解，只能通过试验或数值分 析方法求得。 由于孔底应力集中的状况是非常复杂的，要 精确确定二者之间的关系是很困难的，正因 为这一点孔底应变计测量的精度和实际应用 受到了很大影响。
② 孔壁应变计测量应力计算原理 （1）钻孔周围围岩应力分布公式 一个无限体中的钻孔，受到无穷远处的三维应力场 作用时，在孔壁上是个平面应变问题，可套用弹性 力学公式4-17和4-18，然后通过叠加法可得：
x y
2 a 2 a 2 a2 x y a2 a2 cos 2 1 2 1 3 2 xy 1 2 1 3 2 sin 2 （4-14） 1 2 2 r r r r r
地应力测量方法
地应力测量方法目前，我所地应力测量主要采用四种方法进行，分别为基于钻孔的深孔套芯解除法、深孔水压致裂法和基于岩芯的差应变法、滞弹性恢复法。
其中套芯法测试精度最高，水压致裂法次之，但套芯法测试周期长，建议根据项目需求选择合适地段进行测试。
几种测试方法可以联合使用，综合比对各种方法的测试结果，最终确定测试钻孔的地应力状态及规律。
一、实验参数①深孔套芯解除法应变、弹性模量②深孔水压致裂法应力③岩芯的差应变法声波波速、应力④岩芯的滞弹性恢复法应变、时间二、实验仪器设备及技术参数①深孔套芯解除法2006型-深孔套芯地应力测量仪是中国地质科学院地质力学研究所研制的深孔专用地应力测量仪（实物见图2和图3），包括井下专用空心包体探头和井下应变记录仪，另外还有配套的井下专用安装工具，在青藏铁路沿线、南水北调西线和西气东输等国家重大工程中得到应用。
图2 中国地质科学院地质力学研究所2006型-深孔套芯地应力测量仪a bc图3 井下应变记录仪（深孔型外壳为无磁不锈钢）a.井下应变记录仪操作面板；b.36Ф全应力测量探头;c. 井下应变记录仪分解图KB-2006-J型井下专用空心包体探头，是我所获地质部科技成果一等奖的KX－81型空心包体全应力计的基础上改进发展的全应力测量探头，12个120Ω箔式应变片（三组90°、0°、±45°应变花，呈径向120°排列），一次测量即可获得该点的三维应力。
水下胶为丙烯酸树脂或可水下低温固化的双组份环氧树脂两种，下井前配好，适应期2小时。
KB-12-J型深孔应变仪是超小型智能化数字仪器，是我所研制的钻孔专用定时记录式微型应变仪，采用目前最先进的msc1200微处理器芯片和Flash存贮器及独立知识产权的电子开关技术研制开发的技术先进、方便实用的智能数字应变仪。
主要特点是：①外壳采用高强度不锈钢和高强度钢化玻璃视窗，端面密封圈防水结构耐静水压40MPa；②独立微功耗电子定时器，可按事先设定的时间定时启动主机，一次充电可在井下定时待机数月，连续采集工作时间＞20小时；③1秒～12小时采集控制时间间隔；④RS232C接口可以实现事后通讯，事后回访主机为PC机或笔记本电脑，简明快捷的人机对话窗口，利用主机或PC双向设置控制；⑤理想实用的PC处理软件--多点曲线实时显示同时生成数据文件，σ-ε曲线自动生成。
地应力测试方法
地应力主要测试方法总结摘要：本文总结了目前使用较为广泛的26种地应力测试，并对这些方法的基本原理做了简要介绍。
这26种方法按照数据源途径可以分为5大类，分别为基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理学方法以及基于地下空间的方法。
最后文章对这些方法进行了的优缺点和适用范围进行了分析对比。
蓄存在岩体内部未受到扰动的应力称之为地应力，地应力可以分为两类，原地应力和诱发应力，而原地应力主要来自五个方面:岩体自重、地质构造活动、万有引力、封闭应力和外部荷载。
地应力具有多来源性且受到多种因素的影响，因此地壳岩体地应力分布复杂多变。
从海姆假说认为“岩体中赋存的应力近似为静水压力状态，且等于上覆岩体自重”到金尼克假说认为“垂直应力等于上覆岩体自重，水平应力等于岩体泊松效应产生的应力”，人们对岩体应力的认识逐步提高，并利用实测数据否定了以上两种假说。
社会发展的需求直接催生了大量地应力测试和估算方法，而这些方法的发展又进一步促进了人类社会的基础设施建设、资源和能源开发。
随着人类对能源和矿产资源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部矿产资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开发状态，而深部开采中遇到的“三高”问题(高地应力、高地温、高水压) 将成为深部开采岩体力学研究中的焦点和难点问题。
准确确定深部开发空间区域的原地应力状态是解决以上难题的必要途径之一，这就需要进行地应力测试方法和技术的研究。
从地应力概念提出至今，各国科学家提出了数十种地应力测试方法，将其按照数据来源进行归类，大概可以分为五大类:基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理方法( 或地震学方法)、基于地下空间的方法。
下面将对各种方法的测试原理和方法发展的脉络作一些简要介绍，表1包括了目前认可程度和使用范围较广的各种方法.表1 原地应力测试和估算方法汇总1 基于岩心的方法1.1 非弹性应变恢复法非弹性应变恢复法(ASR)是通过测量现场从井孔取得的定向岩芯与时间相关的应变松弛变形来反演原地应力场方向和量值的一种方法。
第4章 地应力及其测量(zhang)
4）完全卸压，取出全部设备。
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5）采用印模器等设备测量水压致裂裂隙的位置、方向和大小。
（3）水压致裂法的优缺点 优点：
(1)设备简单。
只需用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用液压泵通过压裂装置压裂岩 体，不需要复杂的电磁测量设备。
(2)操作方便
只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压裂过程中泵压、液量即可。
v H
其中，λ为侧压系数
h v
1
1
H
υ－上覆岩层泊松比
早在20世纪20年代，我国地质学家李四光就指出：“在构造应 力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重 要性进进超过垂直应力分量。” 1958年，瑞典工程师哈斯特(N．Hast) 在斯堪的纳维亚半岛迚行 地应力测量工作时发现：在地壳上部的最大主应力几乎处处是水 平或接近水平的，最大水平主应力一般为垂直应力的1—2倍以上； 在某些地表处，测得的最大水平应力高达7MPa，从根本上动摇了 静水压力理论和以垂直应力为主的观点。
适用条件：各种岩体条件，包括较为破碎的岩体。
其测量和计算都较复杂。（略）
（二）套孔应力解除法
发展时间最长，技术比较成熟；在 适用性和可靠性方面，目前还没哪 种方法可以和应力解除法相比。
(1)测量原理:
进行岩体中某点应力量测时，先向该点钻进一定深度的超 前小孔，在此小钻孔中埋设钻孔传感器，再通过钻取一段同心的管状岩芯而 使应力解除，根据恢复应变及岩石的弹性常数，即可求得该点的应力状态。
在25~2700m范围内：
v= H
(2) 构造应力场
(H/m，平均容重 ≈27kN/m3)
1) 成因（有增有减）：
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地应力测试步骤、所需仪器及注意事项总结从淮南到淮北，地应力测试做了五个孔了，成功率60%。
虽然成功率刚刚过半，但这都是我们课题组在没有任何前辈莅临指导的情况下，经过多个井下不眠之夜，独立摸索完成的。
虽然做地应力测试比较苦，但是虽苦犹乐，因为我们又掌握了一样新知识，新技术。
现根据我们在朱集矿和孙疃矿做地应力测试的情况，总结经验吸取教训，总结地应力测试步骤、所需仪器及注意事项如下：
1、地质钻打孔。
1.1步骤：
(1) 地点选取。
选取整体岩性较好区域的巷道，安设测点。
测点巷道内应水电方便，地质钻工作时应不影响巷道运输。
(2) 打孔取芯。
使用75/105型地质钻机，配直径为42mm/50mm的接长钻杆，并运用特制的取芯套筒（长度为2m和1m，直径为127 mm）及平钻头（直径为127 mm），在所测巷道岩壁上打直径为127 mm的水平钻孔，至巷道跨度的2～3倍深处，以保证应变计安装位置位于原岩应力区。
当钻孔至预定长度时，取出岩芯，并编号套袋保护岩芯。
(3)打空心包体孔。
利用自备的钻头（直径为127 mm），其上带有长370mm，直径36mm的小钻头，打同心小孔并取岩芯，同时将孔底磨平，并用锥形钻头打出7cm长的喇叭口，小孔深35～40cm。
此小孔一杆打到底，钻孔过程中，必须利用2m长岩芯管定向。
(4) 冲洗钻孔。
小孔成形后，抽出钻杆5cm，用钻机的水管冲洗。
1.2注意事项
(1) 钻孔要稍向上倾斜，并测量倾斜角度确切数值，一般控制在3°~5°，以便排水并易于清洗钻孔；
(2) 打孔要一次用一种钻头，不要先打孔再扩孔，因为孔长度较大，容易导致两钻头轴向不在同一条直线上，进而产生台阶，安装时定位器会被卡住，孔就废掉了。
1.3仪器准备
(1) 矿方准备：75/105型地质钻机；42mm/50mm钻杆；长度2m和1m，直径127 mm 取芯套筒；直径127 mm平钻头，岩芯箱：1000mm×500mm×150mm。
(2) 矿大自备：记号笔；记录本；塑料袋；直径127 mm带有直径36mm的小钻头
的锥形钻头。
2、安装空心包体。
2.1步骤：
(1) 干燥钻孔。
在洗孔器上缠上棉纱（直径略大于36mm），倒上丙酮，利用安装杆将洗孔器送到孔底进行钻孔干燥清洗一至两遍，并记录洗孔器进入孔底时钻杆外露长度及洗孔器长度。
(2) 配制环氧胶。
用注射器和托盘天平严格量取环氧胶47克，固化剂8.4克，置于烧杯内，混合均匀。
将配制好环氧胶倒入应力计的空腔，用铝丝（或牙签）固定好柱塞。
(3) 安装空心包体。
先用砂纸把空心包体表面尤其是应变片位置打磨掉1mm左右的厚度，然后在定位器的定位槽中涂抹好黄油，将空心包体安装到定位器上，确定A应变片竖直向上后用安装杆细心的将包体送到预定位置，推断固定销铝丝（或牙签），将环氧胶从包体内腔挤出使空心包体与钻孔壁胶合。
并测量钻杆外露长度，确定牙签断掉，环氧胶已完全挤出。
(4) 专人保护。
设专人看守，防止误碰外露钻杆，影响空心包体与岩壁胶合。
2.2注意事项
(1) 封装环氧胶的牙签要细，否则不易剪断；A应变片应竖直向上安装在钻杆上，安装过程中不要转动钻杆；
(2) 为确保70mm行程的环氧胶挤出，应精确测量洗孔时钻杆的外露长度和洗孔器的长度，及安装空心包体的长度和安装后外露钻杆的长度。
(3) 为确保空心包体从定位槽中脱离，并防止空心包体环氧胶外泄，在安装时要在定位槽和定位器前端二分之一部分要涂抹大量黄油。
（4）砂纸易受潮损坏，不要一次性全部带下井去，用一张带一张。
2.3仪器准备
(1) 矿大自备：洗孔器；定向仪；安装钻杆；钢卷尺；棉纱；丙酮；活扳手，空心包体；托盘天平；注射器；环氧胶；固化剂；牙签，小刀；小烧杯，定位器；黄油；活扳手；定向仪；安装钻杆；钢卷尺；砂纸。
3、取导向杆。
3.1步骤：
(1)测量数据。
等15h后，环氧胶粘结密实，用特制万用表记下空心包体A应变片的角度并让矿上专门的地测人员测量钻孔的方位角。
(2)取出安装钻杆和定位器，取杆时拽紧定位器的电缆线，防止被挤断。
3.2注意事项
(1) 取杆前勿忘用万用表测量A应变片的位置。
3.3人员及仪器准备
(1) 矿方准备：一个地测科技术员。
(2) 矿大自备：特制万用表；笔；笔记本；地质罗盘；扳手两把。
4、应力解除。
4.1步骤：
(1)挪回钻机，精确对孔。
然后将空心包体的导线电缆从取芯管、钻杆孔、钻机和改装过的水节头穿出，连接到数字应变仪上，同时不要忘记接上温度补偿元件。
((2)接好钻杆和500mm取芯管后，启动钻机，开始注水，这时应变仪读数会有所轻微变化，待读数稳定后（约15分钟），再开始进尺读数。
在套芯过程中若为人工读数，每隔2 cm 进行一次仪器读数，待读数不随进尺变化时（解除深度为500mm左右），停止套芯。
套芯结束后，取出带有应力计的岩芯。
若为自动读数，可选取读数时间间隔为10s。
4.2注意事项
(1) 解除过程一定要缓慢细心，解除长度500mm，要持续20分钟左右；
(2) 为方便取出解除后的空心包体和岩芯，宜用1000/500mm额外带钻头的取芯管解除，不宜用太长的取芯管，否则不易取出；
(3) 提前准备专用三通阀，否则空心包体导线无法从钻杆中心出来接仪器测量；
(4)因空心包体导线电缆从钻杆中心穿出，要防止钻杆转动搅住导线。
4.3仪器准备
(1) 矿方准备：75/105型地质钻机；42mm/50mm钻杆；长度0.5m，直径127 mm 取芯套筒；直径127 mm平钻头，棉纱。
(2) 矿大自备：用于温度补偿的空心包体；特制的三通阀；KBJ-16型矿用智能数字应变仪；U盘；两个螺丝刀；一把钳子；一把小刀；钢卷尺。