常用地应力测试技术评价_韩晓玉
长江科学院参加“水利水电工程勘测设计技术与山洪地质灾害防御交流研讨会”
［ ］ Ｈ Ｉ Ｓ Ｎ Ｂ Ｃ Ｓ Ｍ ｓｇｅｔ ｅｈｄ ｏ ｒｃ ｔ ｓ ７ Ａ Ｍ Ｏ ．ＩＲ ｕｇｓ ｄｍ ｔｏｓｆ ｏｋｓ ｅｓ ｅ ｒ ｒ
５ 刘允芳 ， ｊ 尹健 民．在 一个铅垂 钻孔 中水压致 裂法 三维 地应力测量的原理和应用 ［］岩石 力学与工 程学报 ， Ｊ．
２ ０ ，２ ４ ：１ ０ ３ ２ （ ） ６ ５—６ ０ （ Ｉ ｕ — ｎ ， ＩＪ ｎｍ ｎ ． ２ ． ＬＵ Ｙ ｎｆ ｇ Ｙ ｉ — ｉｇ ａ ａ
ｈ ｄａｌ ａｔｒ ｇｔ ｈ ｉｕ ｅｔａ ｂｒｈｌ［ ］ ｙｒｕｉ ｆ ｃ ｉ ｃｎｑ ｅｉ ａｖｒｃｌ ｏｅ ｏ Ｊ ． ｃｒ ｕ ｎ ｅ ｎ ｉ ｅ
Ｃ ｉ ｅ ｅ ｏ ｒ ａ ｏ Ｒｏ ｋ ｈｎ ｓ Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｃ Ｍｃ ｈ ｎ ｃ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｒｎ ｃ ａ ｉ ｓ ｎ Ｅ ｇｎ ｅ法三维地应力 测量 ［ ］ 岩石 力学 与 Ｊ． 工 程 学 报 ，９ １ １ （ ）２ ６— ５ ． ＬＵ Ｙ ｎｆ ｇ ｎ １９ ，０ ３ ：４ ２ ６ （ Ｉ ｕ — ｎ ．Ｉ— ａ
ｓｔ Ｄｉ ｎｓｏ ｌｓｒ ｓ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｙ ｈ ｄｒ ｕｉ ｒ ｃ ｉｕ ３－ ｍｅ ｉｎａ ｔｅ ｓｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｓｂ ｙ ａ ｌｃｆａ —
Ｐ ｉ ｃｐｌ ｎ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｇ ｏ ｔｅ ｓｍｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｓｂ ｒｎ ｉ ｅ ａ ｄ ａ ｐｌ ｔｏ ｆ Ｄ ｅ ｓｒ ｓ ａ ｕ ｅ ｎｔ ｙ ｃ ３
３２ ３ ２ ． ｉ Ｃ ｉｅｅ ） ９ ３— ９ ７ （ｎ ｈｎｓ） ［］ 韩晓玉 ， ９ 艾 凯 ， 法 刚 ． 圳 抽 水 蓄 能 电 站 地 应 力 测 王 深 试与分析 报 告 ［ ． Ｒ］ 武汉 ： 江 科 学 院 ，０５ （ Ａ 长 ２０ ． Ｈ Ｎ
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!。
地应力测量技术方法分析
第5期2020年2月No.5February ，2020梁晨1，梁昊2，江昊1（1.湖北工业大学土木建筑与环境学院，湖北武汉430068；2.湖北新火炬科技有限公司，湖北襄阳441004）江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information地应力测量技术方法分析摘要：文章介绍了国内外地应力测量史上的里程碑，将迄今为止世界上最具代表性的几种地应力测量方法进行类比和总结并归纳出其优势及劣势；列举国内外的地应力测量成果，针对现阶段国内地应力测量工作提出些许建议。
关键词：地应力测量；里程碑；初始岩体应力中图分类号：TU43文献标志码：A引言地应力可解释为在长期的地层自然形成的年代里，由于地球经过无数次的地壳运动及其他原因而赋存于地壳物质内的初始岩体应力。
我国的基础建设需求日益增加，无论是在深山中开挖隧道等建设还是在城市中兴建地铁等工程，地应力对于工程来说都是无法避免的重要影响参数。
在工程建设中，尤其是大型地下工程，对于地上和地下开挖的岩体稳定性以及工程安全性来说，地应力的影响可谓是决定性因素。
因此，如何测定地应力就成为学术界及工程人员的当务之急。
文章回首世界地应力测量历史，并分析几种典型的地应力测量技术及方法，以期为国内地应力测量方法尽微薄之力。
1世界地应力测量技术及方法的里程碑尽管人类历史可追溯至几百万年前，但相比于人类历史，地应力测量史就如同浩瀚星空中一缕微光。
第一次提出地应力观点的是瑞士某学者于1878年通过观察位于阿尔卑斯山的大型越岭隧道的施工过程，经过剖析引申出地应力这一概念。
而世界上第一次进行地应力实测的则是位美国学者于1932年在胡佛水坝坝底的泄水隧道成功利用岩体表面应力解除法测量了隧道壁的初始岩体应力［1］。
首次地应力实测的成功，虽然推动了地应力测量的发展，但此后近20年的时间，地应力测量技术及方法却依然停滞在测量表面应力。
终于在20世纪50年代，瑞典人N Hast ［2］将应力压磁测量器及应力解除法相结合并在瑞典的斯堪的纳维亚半岛进行了大规模的地应力测量，通过他其后公布的测量结果，得出了地表地层中的垂直应力是远小于水平应力的。
公路长隧道地应力测试布置及应力场评估
钻孔布置
测点布置
初始 应力 状态 对 公 路 隧道 工 程 的 围岩 分级 、 支
护设 计 、 隧道轴 线设 计 和岩爆 预测 等有较 大影 响 ， 是 特长 和 长隧道 工程 的重 要 勘 测 内容 。《 公 路 隧 道 设
地应 力测 试 目的在 于尽 可能 的探 明 隧道工程 的 地应 力场 分 布特征 。但 大多数 公路 隧道 工程 地势 较 高， 地质 条件 变化 多 端 ， 隧 道 埋深 多 变 ， 单个钻孑 Ｌ 的
参 数取值 不 准引 起 的误 差 ； ３ ） 岩 壁受 力范 围较 广 （ 承
隧道 的地应力 测试 布置 及 结 果应 用 实 例 ， 对 隧 道 工
程 地应 力勘 察 中测孔 、 测点 布置 ， 以及 隧道 围岩应 力 场 评估 进行 了探 讨 ， 以期 对 公 路 隧 道 工 程地 应 力 勘 察 工作 有所 助益 。
１ ． ２ 隧 道 围岩 应 力 场 评 估
为岩 石力 学性 质影 响 。四为水 的影 响 。五为 岩体温 度 的影 响 。其 中 地 质 构 造 和 地 形 地 貌 因 素 影 响 最
大。
・
隧道 围岩 应力 场 评 估 是 在测 试 数 据 的基 础上 ，
参考 测试 部位 地质 条 件 ， 对 整 个 隧道 围岩 的地 应 力
摘 要 公路隧道工程地应力测试的 目的在 于查勘 隧道 整体 的地应 力状态 。相关 规程 对于地应 力勘测 工
作 量 和 布 置 均 未 作 规 定 。相 对 于 整 个 隧 道 长 度 ， 每个 测 孔 所 得 应 力 结 果 仅 相 当 于 一 个 点 。 因 此 ， 为 了最 大 限 度 获
场估计 ， 包 括应 力 量值 大小 和方 向。其 中量 值评 估
不同应力解除法地应力测试方法对比及工程应用
收稿日期： 2018 － 02 － 28 基金项目： 国家重点研发计划（ 2016YFC0401801，2016YFC040803） ； 中央级公益性科研院所基本科研业务费项目（ CKSF2017037
YT） 作者简介： 李 强，男，高级工程师，硕士，主要从事岩石力学、安全监测等方面的研究。E － mail： 449636641@ qq． com
摘要： 介绍了钻孔空心包体式应变计与孔壁切缝解除法地应力测试的基本原理和测试方法，同时对两种应力
解除地应力测试方法的适用性进行对比分析。将两种应力解除法应用于锦屏一级导流洞边墙的地应力测试
中，并就同一钻孔进行了对比测试。通过对测试结果的对比分析可知，两种方法的测试结果相符，应力量值误
差均小于 20% ，钻孔横截面最大主应力方位误差也在 20°以内。鉴于孔壁切缝解除法地应力测试方法可用于
2 不同应力解除法地应力测试原理
2． 1 钻孔孔壁切缝解除法测试原理
钻孔孔壁切缝法地应力测试是一种基于原位应力 释放原理的二维平面应力测量方式，其原理见 文 献 ［7］。测试设备示意图见图 1。试验测试过程中，金刚 石锯片在钻孔孔壁上切出若干条按一定角度分布的平 行于钻孔轴线方向的切缝（ 切缝宽约 1 ～ 2 mm，最大深 度 20 mm） 。该方法的优点是不需要水压致裂法的高 压设备，也不需要套芯解除法的完整岩心，特别适用于
极高应力条件下的应力测量，对于西部的深埋高 － 极高应力条件下的地下工程来说，该方法非常行之有效。
关 键 词： 地应力； 钻孔空心包体式应变计； 孔壁切缝解除法； 锦屏一级水电站
中图法分类号： P642
文献标志码： A
DOI： 10． 16232 / j． cnki． 1001 － 4179． 2019． 03． 027
地应力测值评价方法研究
根本 而 言 ， 应力 测 值 评 价 是 地应 力 测 值 对 真实 地
值 的反 映 ， 差 小 者 为优 。式 （ ） 误 １ 描述 了单 测 点 情 况 下 的误 差分 析 ， 于 二维 和三 维 应 力测 值 的误 差值 计 对 算按（） ２ 式进 行 ， 中参 数 ｋ等于 ２或 ３ 式 。
地温 、 深度 等各种 因素影 响 ， 存在稳 定 和 已知 应力 场 不
单 个工 程 的地应 力测值 评价 可 为工程 建设 服务 。
长 期 以来 ， 内外对 地 应力测 值 的评价 研究较 少 ， 国
“ 真值 ” 天然 ” 试 点 ， 的“ 测 因此 ， 值评 价 可 以从 两个 测 方 向进 行 ： 数 学 模型 回归分 析 法 ， ① 即结 合具 体 工程 ，
示 ｎ测 点第 ｋ维测 量值 的量 值 ， 以此类 推 。
∑Ｉ
１ ｎ
一 Ｉ ｌ Ｊ ｍ ｉ （） ＝ｎ∑ — ３ ｎ
１
厂广— ——— ——一
—
÷∑Ｖ１ ｏ 一 ￣） ｉ （ 。ｌ／ ｒ Ｏｎ。 ｎ ∑（ ｒ ｋ 一ｍ ４ ＾ ）
由于 天然岩 体 的不均 匀性 ， 地质 构造 、 节理 、 隙 、 裂
利 用 多方法 联合 测试 工 程 的实 测 结果 和数 学 模 型 ， 对 地 应力 场进 行反 演分 析 ， 以对 单 个 测 点测 值 进 行评 可 价 ， 一步 应用 即可 以对所 进 行 的测 试 方法 进 行 评 价 进
更少进 行测试 方 法 间的评价 。单 方法 的测值 评价 一般
（ 方法 ） 的基 础 研 究 内 容 ， 系 到 该 方 法 存 在 的 必 要 关 性 。不 同方 法间 的测值 评价 可 以消除单 个方 法带 来 的 系统误 差 ， 促 进 整 个 行 业 测 试 技 术 的 发 展 与 进 步 。 并
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。
裂隙较发育岩体的地应力测量与研究
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ４ ㊀Ｎ ｏ ． １ ２ ㊀㊀ Ｄ ｅ ｃ ．２ ０ １ ７ ㊀㊀ － ２ ０ １ ７ ， ３ ４ （ １ ２ ） ： ６ ３ ６ ７ ， ７ ２
裂隙较发育岩体的地应力测量与研究
１ ２ １ １ 石安池 ， 韩晓玉 ， 许㊀静 刘元坤 ，
（ １ ． ３ ０ ０ １ ０ ； 长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室， 武汉㊀４ ２ ． １ １ １ ２ ２ ） 中国电建集团 华东勘测设计研究院有限公司，杭州㊀３ 摘㊀ 要 ： 为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、 成功率较低的问题， 分析研究了各种地应力 测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明： 钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力 测量， 并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用； 采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力 状态， 并对 ３ 个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态； 通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔 底应力测试结果较为接近， 不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状 节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中， 可供类似工程参考使用。 关键词： 水电站； 节理岩体； 地应力； 孔底应变解除法； 三维应力状态 － － － Ｔ Ｕ ４ ５ ９ ㊀㊀㊀文献标志码： Ａ ㊀㊀㊀文章编号： １ ０ ０ １ ５ ４ ８ ５ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２ ０ ０ ６ ３ ０ ５ 中图分类号：
㊀ 第３ ４ ２ 卷第１ 期 ㊀㊀２ ０ １ ７ ２月 年１ ㊀㊀ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ８ ８ ／ ｃ ｋ ｙ ｙ ｂ ． ２ ０ １ ６ ０ ８ ０ ６
长㊀江㊀科㊀学㊀院㊀院㊀报 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅＲ ｉ ｖ ｅ ｒＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＩ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ
大型工程中地应力的测试与应用
大型工程中地应力的测试与应用随着工程建设领域的不断发展，各种大型工程项目已经成为现代社会不可或缺的一部分。
在大型工程项目中，地应力的测试与应用便显得尤为重要。
地应力是指地面或地下岩石中的力量分布，它是大型工程建设中所需要考虑的重要参数。
在大型工程项目的过程中，地应力的变化以及对结构的影响将极大地影响项目的安全性和可靠性。
因此，地应力的测试与应用便显得尤为重要。
地应力的测试是指通过一系列测试方式来确定地面或地下岩石中的力量分布情况。
常见的测试方式有孔隙水压力测试、杆式压力计测试、振动桥法测试等。
在测试过程中，需要跟踪大型工程项目的施工进度和变化过程，及时检测地面的应力，并做出正确、科学的判断，并确定合理的防护措施。
对于测试过程中出现的问题，需要及时调整测试方案，以使测试得出的数据能够符合实际的要求。
在大型工程项目中，地应力的应用是指考虑到地应力对项目的影响，并根据地应力的分布情况做出安全可靠的设计，预防可能出现的问题。
在考虑地应力的基础上进行工程设计，能够从开始就形成全面的、科学的建设思路，并能够使大型工程项目在后续的施工和运营过程中更加的稳定和安全。
从长远角度来看，地应力的测试和应用是工程建设领域必需的技术手段。
通过对地应力的测试，可以了解地面和地下岩石的物理力学性质，根据结果进行正确的设计，并可以形成科学的施工方案。
通过对地应力的应用，能够及时预估和确定工程的风险，减少突发情况的发生，并能够为工程的稳定和可靠性提供有力支持。
总之，在大型工程建设中，地应力的测试和应用都是必不可少的技术手段。
我们要不断深化和完善测试技术，不断改进应用方法，坚持以科学、严谨的态度进行研究和应用，才能够使大型工程项目的设计、施工、监测、维护等环节都更加有效和可靠。
常用地应力测试技术评价_韩晓玉
4 评价过程
4.1 功能性评价 地应力原位测试是提供区域地应力场最为直接
的途径 , 但由于场地和经费等原因 , 一般难以进行大 量测量 。 其次 , 地应力场成因复杂 , 影响因素多 , 测 点的结果只能反映局部应力场 , 测量值有一定程度 的离散 。因此 , 为了更好地满足工程设计和施工的 需要 , 往往在实测地应力结果的基础上 , 结合现场地 质构造条件 , 进行地应力场的回归分析 。 通过回归 分析 , 可以获得适用范围较大的地应力场 。 本文借 用回归值作为 “真值 ”对已有测点进行评价 。
机械系统方案评价目标是让所设计的机械产品 具有较高的价格性能比 , 即以最低的成本获得最佳 的性能 。 转换成地应力测试技术评价 , 可以简单表 述为 :以较小的测试成本 , 获得最好 、最多的地应力 信息的技术为 最优 。 评价的 过程即寻找最 优的过 程 。 本文在单项评价的基础上进行综合评价 。 3.2.1 单项评价方法
摘要 :地应力测试技术多样 , 缺乏 相互间的横向比较 , 各种方法的无选择应用制 约了行业的 整体发展 。 简要介绍了 地应力测试技术的发展过程和分 类 , 借用机械设计方案评价的基本原理 , 建立简单评 价体系 , 对常用地 应力测试技 术的功能性 、经济性 、操作及安全性先进行 单项评价 , 再进行 综合评 价 。 根据评 价结果 给出了 结论 , 并提出 了地应 力测试技术的发展方向 。 关 键 词 :地应力 ;技术评价 ;水压致裂法 ;深孔解除法 ;浅孔解除法 中图分类号 :TU455 文献标识码 :A
地应力测值评价方法研究
地应力测值评价方法研究韩晓玉;李永松;李峰【摘要】为了对地应力测值进行评价,探讨了地应力测值评价方法,提出采用测值平均测量误差对洲值进行评价,主要用数学模型回归分析法和模型加载试验法对地应力测值进行评价,给出了两者的优缺点和适用范围.其中对数学模型回归分析法进行了应用分析,对物理模型加载试验法介绍了一般试验过程和试验准备.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)024【总页数】3页(P7-9)【关键词】地应力;测值评价;应力测量;应力观测;数学模型回归分析法;物理模型加载试验法【作者】韩晓玉;李永松;李峰【作者单位】长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010;长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北武汉430010;湖北省地震局,湖北武汉430071【正文语种】中文【中图分类】TV223在工程建设活动中，地应力测试是必不可少的环节，它对于建筑物的安全设计至关重要，因地应力测试方法众多，不少方法有着前提性假设，对地质条件有一定要求，而单个工程的地应力测试方案，从测试方法选用、孔位布置、测试数量到具体测点部位均具有随意性。
因此，地应力测值不可避免地具有离散性，甚至可能不具有代表性。
因此，进行地应力测值评价是必要的。
1 测值评价方法地应力测值评价可分为对单个测值的评价和不同方法间的测值评价。
单个方法的测值评价是该技术(方法)的基础研究内容，关系到该方法存在的必要性。
不同方法间的测值评价可以消除单个方法带来的系统误差，并促进整个行业测试技术的发展与进步。
单个工程的地应力测值评价可为工程建设服务。
长期以来，国内外对地应力测值的评价研究较少，更少进行测试方法间的评价。
单方法的测值评价一般仅从原理上进行适应性公式修正，或对使用测试的技术进行误差和精度分析，或采取数值模型方法进行校验等［1－3］。
专门进行的多方法间测值评价试验仅在文献［4］中提到过，且结论未知。
根本而言，地应力测值评价是地应力测值对真实值的反映，误差小者为优。
第三章 地应力及其测量
εx =εy = 0
µ
− (σ y + σ z ) = 0 由此可得： 由此可得： E E 岩石的弹性模量与泊松比。 式中 E 、µ －－岩石的弹性模量与泊松比。 －－岩石的弹性模量与泊松比
µ
σx
σ 因为， 因为， X = σY
µ 如令， 则有： 如令，K0 = 1− µ 则有：
1− µ 所以上式可以写成： 所以上式可以写成： µ σx = σ y = σz 1− µ K0 =
一、全应力解除法（套钻应力解除法）的步骤 全应力解除法（套钻应力解除法）
1、从岩体表面向岩体内部打大孔，直至需要测量 从岩体表面向岩体内部打大孔， 岩体应力的部位，直径为小孔的3倍以上。 岩体应力的部位，直径为小孔的3倍以上。 从大孔底打同心小孔，供安装探头， 2、从大孔底打同心小孔，供安装探头，深度一般 为直径的10倍左右。打完后放水冲洗。 10倍左右 为直径的10倍左右。打完后放水冲洗。 将测量探头安装到小孔中央部位。 3、将测量探头安装到小孔中央部位。 用薄壁钻头延深大孔， 4、用薄壁钻头延深大孔，使小孔周围岩芯应力解 除。由于应力解除所引起的小孔变形或应变被记 录下来， 录下来，根据测得的小孔变形或应变通过有关公 式即可求出小孔周围原岩应力状态。 式即可求出小孔周围原岩应力状态。
3.1 岩体的初始应力
1、自重应力
对于没有经受构造作用、产状较为平缓的岩层，其中的应 对于没有经受构造作用、产状较为平缓的岩层， 力状态十分接近于由弹性理论所确定的应力值。 力状态十分接近于由弹性理论所确定的应力值。对于表面 为水平的半无限体， 为水平的半无限体，在深度为z处的垂直应力可按下式计 算：
µ
σ x = σ y = K0σ z
µ K0 = 1− µ
地应力的检测技术及其应用
地应力的检测技术及其应用
王越之;余雄鹰;韩永友;王语英;张良万
【期刊名称】《江汉石油科技》
【年(卷),期】1997(007)002
【摘要】石油勘探与开发的全过程都与地壳岩石的应力状态及其变化密切相关。
系统地介绍了检测地应力的方法及其结果。
结果表明，江汉油田的最小水平主地应力的方向N1．5°～30°W—s1．50～30°E。
还简要地介绍了运用地应力数据在石油勘探开发中的实际应用。
【总页数】4页(P69-72)
【作者】王越之;余雄鹰;韩永友;王语英;张良万
【作者单位】江汉石油学院;江汉石油管理局钻井工程处
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
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3.悬浊液透光脉动颗粒在线检测技术及其应用(续3)--透光脉动颗粒检测技术的应用 [J], 于水利;李星;李圭白
4.地应力的检测技术及其在钻井中的应用 [J], 王越之
5.多学科交叉应用于食品安全快速检测技术——评《食品安全快速检测技术及应用》[J], 刘晴晴
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地应力测量方法综述
地应力测量方法综述
解东亮
【期刊名称】《科技资讯》
【年(卷),期】2013(000)006
【摘要】通过分析大量有关地应力测量的相关研究资料,系统地概括了地应力测量的发展历程及研究现状,对地应力测量方法进行了归类分析,明确了各种方法的基本原理及优缺点,认为现有地应力测试手段均具有一定的适用条件,地应力的精确测量是一项综合性的测量,同时总结了地应力测量时需要注意的关键问题,最后对地应力测量的发展前景作了简单探讨.
【总页数】4页(P150-153)
【作者】解东亮
【作者单位】昆明煤炭设计研究院云南昆明 650011
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
【相关文献】
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2.地应力测量方法研究综述 [J], 景锋;梁合成;边智华;刘元坤
3.地应力测量方法综述 [J], 赵亚军;孟楠楠
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5.煤矿初始地应力场测量方法研究 [J], 郑文兵
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目前 , 在第一个方向上 , 对传统水压致裂方法进 行革新 , 已经取得成功应用的有钻孔交汇法和单钻 孔三维水压致裂法[ 4 -7] 。 对钻孔孔壁应变法革新也 在不断进行中 , 如针对深孔解除法不能全过程观测 的问题 , 出现了新型微电脑式设备 , 可在解除全过程 进行数据采集存贮 。
本文采用深圳抽水蓄能电站地应力回归分析的 实例来比较各方法测试结果 , 主要原因如下 :深圳抽 水蓄能电站工程区岩性较为均一的花岗岩 ;构造面 只有一个较大断层 F203, 地质条件对结果的影响相 对较小 , 有利于对测试结果进行评价 ;进行了多方法 测试 , 测试资料较为详实 。
4.1.1 工程简介 深圳抽水蓄能电站位于广东省深圳市盐田区和
人们对于地应力的了解是逐步深入的 , 是在不 断实践基础上逐步提高的 。总结地应力测试技术的 发展过程 , 我们可以得出地应力测试技术基本的规 律 :从简单到复杂 、从表面测量到岩体内部测量 、由 浅孔测量到深孔测量 。 2.1 地应力测量技术的发展过程
地应力最早的测试技术为岩体表面测量技术 , 于 1932年应用于美国哈佛坝泄水隧洞工程中 。 20 世纪 50年代发展出应力恢复测量法和局部应力解
xiaoyu@
第 12期
韩晓玉 等 常用地应力测 试技术评价
37
将是一个很大的数目 ;同时该类技术需要在孔壁上 粘贴应变计 , 费工费时 。 传统的水压致裂法需要知 道或猜测一个主应力的大小或方向 , 需要岩体介质 有均质连续线弹性 -应变关系和各项同性的岩石强 度 , 以及要求知道测点的破裂准则和试验时测试段 的必然破裂 。同时 , 水压致裂法也需要较多的设备 和相对较多的现场测试费用 。 原生裂隙水压法则需 要得到不同方向的破裂资料 , 在某些钻孔中应用受 到了限制 。
在第二个方向上进展较大的测试技术有三维切 槽法 。 该测试技术已经获得专利 , 而且基于该技术 的三维钻孔切槽机已经研制成功[ 3] , 全套设备如图 1所示 。 该设备试验时无需钻机配合 , 也无笨重设 备需要搬运 , 操作也很简 单 , 因此相 关费用降低较 多 。在第二个方向上 , 国内提出了钻孔局部壁面应 力全解除法 [ 8] 。 该方法可以解决套 芯应力解除法 取芯时容易断芯问题 。针对该方法已经进行了数值 模拟和初步的室内模型实验研究 , 证实了该方法的 可行性 , 但相关成品设备并未面市 。
三向应变计探头问世 。 1970年 , 美国首先在油气井中用水压致裂法测
得了地应力 。 目前 , 水压致裂法已成为应用最为广 泛的测试方法 。 2.2 地应力测试技术的分类
地应力测量方法目前没有统 一标准的分类方
法 。 蔡美峰教授依据测量基本原理将测量方法分为 直接法和间接法 2大类 [ 2] 。 直接测量地应力大小和 方向的方法主要有应力解除法 、应力恢复法 、水压致 裂法 、钻孔崩落分析法等 。 间接推断地应力大小和 方向的方法有测量岩芯波速各向异性法 、岩芯微裂 隙取向统计法 、震源机制推断法 、横波分裂法等 。 相 对而言 , 直接测量法比间接推断法更为可靠 、准确 。 2.3 地应力直接测量技术的新发展
(3)操作及安全性 。 地应力测试技术的可操作 性及安全性体现为现场测试过程的简便性 、测试过 程中人的劳动强度大小 、测试过程中设备或设备运 行对操作者安全的危害性大小等方面 。
对该方面评价 , 采取对以上各项进行定性分析 , 赋分后比较 。 3.2.2 综合评价方法及指标设置
对机械系统方案简单的评价可以采取各项功能 指标量化法 。即首先给各参评的功能指标以适当的 权重 , 然后将同一参评指标给出分值 , 再将权重与相 应分值相乘 , 最后将各参评指标所得结果累加 , 各方 案中累加值最大者即为最优方案 。各项指标的重要 程度取决于该项指标所代表的内容对整个方案的影 响程度 。影响大的权重系数大 , 反之则小 。
第2 0217卷0 年第1urnalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute
文章编号 :1001 -5485(2010)12 -0036-06
VDoelc..27 2 N0o1.102
常用地应力测试技术评价
为了测量岩体应力 , 多个国家开发了数十种测 试方法和多种设备 。 然而当前的学术论文仍侧重于 测试方法基本原理和具体工程的应用 , 缺乏对各测 试技术的横向比较和评价 , 从而减弱了对地应力测 试技术的选择性 。技术评价可促进地应力测试技术 的选择和优胜劣汰 , 从而带动行业的长远健康发展 。
2 地应力测试技术发展概述
图 1 三维钻孔切槽法设备图 Fig.1 Anequipmentof3-dimensionboreholeslotmethod
3 地应力测试技术评价体系
地应力现场测试方法多样 , 原理各不相同 , 但其
测试过程均使用特定的机械 (机电 )装置 , 并以取得 的数据为基础进行计算 , 这是本文借用机械设计方 案评价的依据 。本文进行评价的测试方法有传统水 压致裂法 、深孔解除法 、浅孔解除法 。 3.1 评价内容
(1)功能性评价 。 地应力测试技术中功能性指 标优的测量技术 , 应该 是测量的 “最为准确 ”的方 法 。 因此 , 客观进行功能性评价的最直接方法就是 找到一个已知的有着稳定地应力场的位置 , 各种测 量方法均测量一遍 , 从而比较各测试方法测量结果 与真值的误差 , 很容易排出各种方法的优劣 。然而 , 由于岩体的不均匀性 、地质构造 、节理 、裂隙 、温度 、 深度等各种因素 影响 , 不存在这 样 “理想 ”的 测试 点 , 也不可能已知地应力的 “真值 ”。 其次 , 根据测 量要素构成来计算各测试技术的测量精度和误差的 办法也有着较大的不确定性 , 那就是测试地点 、测试 设备的 偶然 误差 。 因此 , 既是 比较 各测 量方法 的 “准确度 ” , 可以采用多方法联合测试的工程 , 建立 数学模型后 , 将所有结果进行回归分析 , 回归结果值 与测量值相比较 , 计算各方法偏差值的大小 , 从而评 价各测试方法的优劣 。
韩晓玉 1 , 明 静 2 , 艾 凯 1
(1.长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室 , 武汉 430010;2.长 江水利委员会 长江工程建设局 , 武汉 430010)
摘要 :地应力测试技术多样 , 缺乏 相互间的横向比较 , 各种方法的无选择应用制 约了行业的 整体发展 。 简要介绍了 地应力测试技术的发展过程和分 类 , 借用机械设计方案评价的基本原理 , 建立简单评 价体系 , 对常用地 应力测试技 术的功能性 、经济性 、操作及安全性先进行 单项评价 , 再进行 综合评 价 。 根据评 价结果 给出了 结论 , 并提出 了地应 力测试技术的发展方向 。 关 键 词 :地应力 ;技术评价 ;水压致裂法 ;深孔解除法 ;浅孔解除法 中图分类号 :TU455 文献标识码 :A
龙岗区交界处 , 总装机容量 1 200 MW, 为 I等大 (1) 型工程 。 电站在大地构造单元上位于莲花山脉西南 段海岸山断块 , 深圳断裂构造带的南东与盐田断裂 束之间的王母圩岩体以及北西侧的岩体边缘 。厂房 区地表较平坦 , 厂房埋深 300 ～ 350 m, 高压隧洞埋 深 120 ～ 360 m。 地下洞室一般位于弱风化 -微风化 和新鲜岩体中 , 岩体坚硬 , 呈整体 -块状结构 , 具有修 建大型地下洞室群的工程地质条件 。 4.1.2 回归分析模型建立
除的中心孔测量法 [ 1] 。 1958年 , 压磁式应力计开始应用于钻孔应力测
量 , 钻孔 应力 测 量技 术快 速发 展 ;1962 年 出现 了 USBM钻孔变形计 ;1963年 CSIR门塞器面世 ;1964 年南非研制成功钻孔三向应变计 , 1976年改进后定 名为 CSIRO钻孔三轴应变计 ;1968 年 , 钻孔三向应 力张量计经过改进成为空心包体式三轴应变计 ;20 世纪 80年代初期研制成功钻孔水下三向应变计 , 目 前已经有带有自动数据采集系统的新型电脑式钻孔
机械系统方案评价目标是让所设计的机械产品 具有较高的价格性能比 , 即以最低的成本获得最佳 的性能 。 转换成地应力测试技术评价 , 可以简单表 述为 :以较小的测试成本 , 获得最好 、最多的地应力 信息的技术为 最优 。 评价的 过程即寻找最 优的过 程 。 本文在单项评价的基础上进行综合评价 。 3.2.1 单项评价方法
经济性体现为机械产品的成本低 、效率高 、能耗 小 、维修简便及费用低等方面 。 对地应力测试机械 设备系统而言 , 经济性主要体现为设备消耗和测试 过程费用 。
可操作性及安全性指机械产品的操作是否简单 易学 、人机关系的协调性 、是否符合劳动保护法规的 要求 、产品本身的安全保护装置是否齐全 、对防止人 身伤害是否具有安全保护措施等 。 3.2 评价办法及指标设置
3 8 长江科学院院 报 2010年
本文拟以深圳抽水蓄能电站地应力测试的回归 分析为例 , 完成对各测试方法的功能性评价 。
(2)经济性评价 。地应力测试技术的经济性主 要体现在现场测试花费费用 、测试设备购置费等方 面 , 其中现场测试花费是主要费用 。 本文通过对测 试费用的构成进行一般条件下定量计算 , 来确定各 个测试费用的估算 , 完成经济性评价 。
本文的综合性评价在各测试技术在单项评价的 基础上排序 , 然后加权而成 。最终的排名仅表示了 方案的相对优劣 。本文简单设定功能性和经济性权 重各为 0.4, 操作及安全性权重为 0.2。
4 评价过程
4.1 功能性评价 地应力原位测试是提供区域地应力场最为直接
的途径 , 但由于场地和经费等原因 , 一般难以进行大 量测量 。 其次 , 地应力场成因复杂 , 影响因素多 , 测 点的结果只能反映局部应力场 , 测量值有一定程度 的离散 。因此 , 为了更好地满足工程设计和施工的 需要 , 往往在实测地应力结果的基础上 , 结合现场地 质构造条件 , 进行地应力场的回归分析 。 通过回归 分析 , 可以获得适用范围较大的地应力场 。 本文借 用回归值作为 “真值 ”对已有测点进行评价 。