地应力测量方法
第七章 地应力测量方法(113)
空芯包体地应力计结构
空芯包体应变计的主体是一个用环氧树脂制成的壁厚3mm的空芯圆筒，其 外径为36mm，内径为30mm。
在其中间部位，即直径35mm处沿同一圆周等间距（120o）嵌埋着三组电 阻应变花。每组应变花由四支应变片组成，相互间隔45o。制作时，该空芯圆 筒是分两步浇注出来的。
第一步，浇注直径为35mm的空芯圆筒，在规定位置贴好电阻应变花后， 再浇注外面一层，使其外径达到36mm。在应力计的顶部有一个补偿应变片， 以消除温度变化对测量结果的影响。
地应力分量与方向的计算
7.2 应力解除法
设地下某一点的应力为，主应力大小为，与大地坐标系XYZ关系用9个
方向余弦或9个夹角值可以完全确定。但在实测中，钻孔与岩层、与大地
坐标总会呈某一角度（仰角或俯角）。设xyz为钻孔坐标系，在该坐标系
下的地应力是实测地应力。由此，只要有了两套坐标系的相对关系和实测
两测点的间距缓缓地恢复到d0，观测扁千斤顶对岩壁施加的压力pc。
5、在巷道顶部再进行一次测量。 6、由两次测量的结果计算天然应力值。
7.2 应力解除法
一、基本原理
在钻孔中安装变形或应变测量元件，通过量测套芯应力解除前后，孔壁 表面应变变化值来确定原始应力的大小和方向。
所谓套心应力解除是用一个较测量孔径更大的岩芯钻，对测量孔进行同 心套钻，把安装有传感器元件的孔段岩体与周围岩体隔离开来，以解除其天 然受力状态。
三河尖煤矿-980南翼回风巷1#测点局部柱状图
柱状
厚度(m)
埋深(m)
岩性描述
2号测点
11.5 8.6
泥岩，局部含砂高，偶为细
33
砂泥岩
砂岩，致密性脆
张小楼井地应力测点局部柱状图
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!。
声发射测量地应力的原理及方法
声发射测量地应力的原理及方法一、声发射测量地应力的原理。
1.1 基本概念。
地应力呢，就是存在于地壳中的应力。
这就好比是大地内部有一股隐藏的力量，在默默地影响着周围的一切。
声发射呢，简单来说就是材料在受到应力作用时，内部会释放出弹性波的现象。
这就像是材料在压力下发出的“小抱怨”，不过这个“小抱怨”可是能被我们捕捉到的。
1.2 原理阐述。
当岩石等地质材料受到地应力的作用时，内部结构会发生变化，就像你用力挤压一个东西，它里面的结构会变形一样。
这种结构变化会导致声发射现象的产生。
而且呀，地应力越大，声发射的活动往往就越频繁、强度也可能越大。
这就好比人压力越大，可能抱怨得就越厉害。
我们就是通过检测声发射的这些特征，像频率啊、强度之类的，来反推地应力的大小和方向。
这就像是从一个人的抱怨声中判断他到底承受了多大的压力以及压力来自哪个方向。
二、声发射测量地应力的方法。
2.1 传感器布置。
首先得把声发射传感器布置好。
这就像在战场上布置侦察兵一样，要选择合适的位置。
传感器要放在能准确接收到声发射信号的地方。
不能随随便便乱放，要是放得不好，就像侦察兵站错了岗，那可就获取不到准确的情报了。
一般呢，会根据地质结构的特点、测量的目的等来确定传感器的布置方式。
有时候可能是在岩石表面均匀分布，有时候可能要针对某个特定的区域重点布置，这得具体情况具体分析，不能“一刀切”。
2.2 信号采集。
传感器布置好了之后，就要采集声发射信号了。
这个过程得小心翼翼的，就像在收集宝贝一样。
采集到的信号可能会有很多干扰因素，就像在嘈杂的市场里听人说话，得把那些杂音去掉，才能听到真正有用的信息。
这就需要采用一些滤波等技术手段，把那些无关的信号过滤掉，只留下与地应力相关的声发射信号。
2.3 数据分析。
采集到信号之后，就是数据分析了。
这可是个技术活，就像侦探分析线索一样。
要从采集到的声发射信号中分析出频率、强度、波形等特征。
然后根据这些特征，运用相关的理论和经验公式，来计算地应力的大小和方向。
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。
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？。
地应力测量方法
地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔，然后向封隔段注入高压流体，从而确定原位地应力的一种方法。
水压致裂法的2种方法试验设备相同，都有封隔器、印模器，使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。
常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来，假定钻孔轴向为1个主应力方向，岩石均质、各向同性、连续、线弹性，采用抗拉破坏准则，在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝，其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。
在构造作用弱和地形平坦区，垂直孔所测结果可代表2个水平主应力，垂直应力约等于上覆岩体自重，裂缝方位为最大水平主应力方位。
HF法测试周期短，不需要岩石力学参数参与计算，适合工程初勘阶段，不需试验洞，可进行大深度测量，是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。
通过对HF法的改进，德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m处已成功获得了地应力资料。
HF法是一种平面应力测量方法，为获得三维应力，YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量，我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。
但研究表明，当钻孔轴向偏离主应力方向，其结果就有疑问，要精确获得三维地应力较困难。
为此，文献[7]基于最小主应力破坏准则，对3孔交汇HF法测试理论进行了完善，其有助于提高测量结果的计算精度，但还有待足够的测量数据来验证。
原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展，其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。
HTPF法假定裂隙面是平的，且面上应力一致。
对于深孔三维地应力直接测量，HTPF 法可进行大尺度的地壳地应力测试，很有发展前途。
HTPF法同HF法相比，假设少，不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力，在单孔中便可获得三维地应力。
但用HTPF法测试费时，且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。
2.套钻孔应力解除法套钻孔应力解除法根据解除方式和传感器的安装部位分为探孔应力解除法、孔底应变解除法和孔壁切割解除法。
地应力及其测量
一、概述－研究地应力的重要性
地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是 确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现开挖设 计和决策科学化的必要前提条件.
地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油 井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究 以及地球动力学的研究等也具有重要意义.
当θ＝0°时, σθ取得极小值, σθ＝3 σ2－ σ1
当水压达到 P i 32 1T 孔壁发生初始开裂
当继续注水使裂隙深度扩展至3倍钻孔直径时,此处已接近原岩应力状态
停止加压,保持压力恒定,记此时压力为Ps
Ps 2
21
三、地应力测量方法－a 水压致裂法
假设钻孔中存在压力P0的裂隙水时,则初始开裂压力Pi
原岩应力基础知识
1
本章内容
概述 地应力场的分布规律 地应力测量方法
2
一、概述
原岩： 未受工程影响而又处于自然平衡状态的岩体. 原岩应力亦称初始应力或地应力：
定义一：原岩中存在的应力. 定义二：岩体在天然状态下所存在的内应力.
次生应力或诱发应力受工程扰动之后的天然应力状 态,J.Hudson:由于受井巷开挖、矿产资源开采等工 程影响,原岩应力平衡状态被破坏后的应力. 这一转换过程称为应力重分布.
无限体——圆形钻孔 平面应变受力状态
几点假定
三、地应力测量方法－a 水压致裂法
由弹性力学可知：无限体中的一个圆形钻孔受到无穷 远处二维应力场σ1最大水平应力, σ2最小水平应力 , 其钻孔周边的切向应力σθ和径向应力σr为：
1 2 2 1 2 c2 os
3 2 1
r 0
周边一点与σ1轴的夹角
6
一、概述－地应力的成因
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。
地应力测试方法范文
地应力测试方法范文一、直接测量法直接测量法是通过测量地层中的地应力来推断地应力状态的方法。
该方法的主要仪器是地应力仪器（如测斜仪、井下探测仪等），常用于孔隙压力、地下水动力学性质的研究。
1.测斜仪法测斜仪法是测定地层应力状态的常用方法之一、该方法通过测量孔眼中绕钻孔轴线的方向偏差，进而推算出应力状态。
测斜仪通常由测斜体、引线和显示零件组成，具有高精度、便携和易于实施的特点。
2.地下水压力测量法地下水压力测量法是通过测量地下水压力来推断地应力状态的方法。
该方法主要应用于地下水动力学性质的研究。
通过在钻孔中安装测水压设备并实时测量地下水压力，可以推算出地应力状态。
二、应变测量法应变测量法是通过测量地下岩体中的应变来推断地应力状态的方法。
其主要仪器为应变仪器（如应变计、压力计等）。
应变测量法的优点是能够较直接地获取地下岩层的力学性质，并能够推断地层中的高低应力区。
1.应变计测量法应变计测量法是通过测量地下岩体中的应变变化来推断地应力状态的方法。
常见的应变计包括电阻式应变计和光弹性应变计。
应变计分为直接应变计和间接应变计两类，具有灵敏度高、应变范围广等特点。
2.压力计测量法压力计测量法是通过测量地下岩石中的压力变化来推断地应力状态的方法。
常见的压力计有沉静孔隙水压力计、曲奇应变片动态压力计和碳电极蠕变应变计。
压力计法主要应用于岩石力学性质研究和地下工程中的监测。
三、地震法地震法是通过地震波的传播和反射特性来推断地层中的地应力状态的方法。
这种方法的优点是可广泛适用于大区域的应力研究，且可以进行三维或四维应力分析。
1.地震勘探法地震勘探法是通过地震波的传播和反射特性来推断地层中的地应力状态，使用地震仪器进行地面或井孔上的测量。
该方法主要用于地震工程中的应力分析和地下结构物的合理布置。
2.岩石应力应变试验法岩石应力应变试验法利用地震波的传播和反射特性测量地下岩石中的应力应变状态。
试验方法可以是动态试验或静态试验，包括斜拉试验、压缩试验和剪切试验等。
地应力的直接测量法
地应力的直接测量法
地应力的直接测量方法有以下几种：
1. 深孔测量法：通过在地下钻孔并在其中安装应变仪或者应变计进行测量。
这种方法可以测量较深处的地应力。
2. 水压法：在地下钻孔中注入一定压力的水，通过测量水压变化来推算地应力。
这种方法适用于较浅的地层和高渗透性的地质条件。
3. 张拉法：通过在地下钻孔中安装张拉装置，并测量装置受力变化推算地应力。
这种方法适用于某些特定类型的岩石或土壤。
4. 运动电阻法：利用地下运动体与地应力之间的关系，通过测量运动体的运动阻力来推算地应力。
这种方法适用于研究地震活动区域的地应力。
这些直接测量方法在地应力研究和地下工程中有着广泛的应用。
根据具体的地质条件和研究目的，选择合适的测量方法来进行地应力的直接测量。
地应力测量方法
地应力测量方法地应力测量方法地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔，然后向封隔段注入高压流体，从而确定原位地应力的一种方法。
水压致裂法的2种方法试验设备相同，都有封隔器、印模器，使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。
常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来，假定钻孔轴向为1个主应力方向，岩石均质、各向同性、连续、线弹性，采用抗拉破坏准则，在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝，其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。
在构造作用弱和地形平坦区，垂直孔所测结果可代表2个水平主应力，垂直应力约等于上覆岩体自重，裂缝方位为最大水平主应力方位。
HF法测试周期短，不需要岩石力学参数参与计算，适合工程初勘阶段，不需试验洞，可进行大深度测量，是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。
通过对HF法的改进，德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m 处已成功获得了地应力资料。
HF法是一种平面应力测量方法，为获得三维应力，YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量，我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。
但研究表明，当钻孔轴向偏离主应力方向，其结果就有疑问，要精确获得三维地应力较困难。
为此，文献[7]基于最小主应力破坏准则，对3孔交汇HF法测试理论进行了完善，其有助于提高测量结果的计算精度，但还有待足够的测量数据来验证。
原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展，其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。
HTPF法假定裂隙面是平的，且面上应力一致。
对于深孔三维地应力直接测量，HTPF法可进行大尺度的地壳地应力测试，很有发展前途。
HTPF法同HF法相比，假设少，不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力，在单孔中便可获得三维地应力。
但用HTPF法测试费时，且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。
地应力测量方法范文
地应力测量方法范文地应力是指地壳内部的应力状态，是地壳变形和地震活动的重要原因之一、测量地应力对于地质灾害预测和地下工程设计都具有重要意义。
目前常用的地应力测量方法主要有三种：地应力拗杆法、导电测应力法和微震测应力法。
地应力拗杆法是一种传统的测量方法，通过在地下植入测量杆来测量地应力。
测量杆通常使用金属材料制成，一般长度为50-100米。
在测量杆上设置有应变计和伸缩计等传感器，用于测量地应力的垂直和水平分量。
该方法的优点是测量结果精度高，可靠性好，并且可以长期连续监测地应力的变化。
导电测应力法是通过测量地下岩石的电导率变化来推断地应力状态的一种方法。
地下岩石的电导率受地应力的大小和方向的影响，通过测量地下岩石的电导率，可以间接推断地应力的大小和方向。
该方法的优点是测量设备简单，价格相对较低，但是需要进行复杂的实验室分析。
微震测应力法是通过测量地下微震活动的特征来推断地应力状态的一种方法。
地球内部的应力会导致地壳的变形和地震活动，不同的地应力状态会导致不同频率和能量的微震事件。
通过分析地下微震活动的特征，可以推断地应力的状态。
该方法的优点是测量设备简单，无需植入任何测量杆，但是需要对微震活动进行长时间的监测和分析，且结果的准确性有一定的误差。
综上所述，地应力测量是地质学和地震学等领域的重要任务之一、地应力的测量可以通过地应力拗杆法、导电测应力法和微震测应力法等方法来实现。
每种方法都有其优缺点，可以根据具体应用需求选择不同的方法。
未来随着科学技术的发展，地应力测量方法也将不断更新和改进，提高测量结果的准确性和可靠性。
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。
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
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（6）数据修正和处理，计算地应力值
(b)
25
d.地应力计算原理
26
27
28
29
30
31
32
33
34
结束语
35
1h 3 2h Pb T0 Pw (4-4)
由图知水泵重新加压使裂缝重新开裂的压力
Pb0，则上式变成：
1h 3 2h Pb0 Pw
(4-5)
(4-5)和(4-6)两式对比得： Pb –Pb0=T0 (4-6)
•在关闭压力Ps0点上，孔壁已经开裂，则 T0=0,稳定开裂压力由Ps下降到Ps0。此时，ps0 等于与裂缝垂直的应力，即：
x xy
xz
y
O
x
2
b. 方法分类
3
4.2.2 水压致裂法
水压致裂法的假设前提：
（1）有2个（ 1h 、 2h ）
主应力为水平方向，
另1个 v 为竖直方
向,且 v h
（2）线性、均质、各向同性 （3）渗透符合达西定律
4
1）水压致裂法步骤 （1）钻孔（地质勘探）、
选段（完整）、 封隔（气或液）；
4）水压致裂法的特点
设备简单 操作方便 测值直观 适应性强 受到重视和推广
缺陷：主应力方向不准
14
4.2.3 应力解除法
1) 基本原理： 当需要测定岩体中某点的应力状态时，人为
流程 要点
的将该处岩体单元和周围的岩体分离，此时， 岩体单元上所受的拉力将被解除。同时，该单 元体的几何尺寸也将产生弹性恢复。应用一定 的仪器，测定弹性恢复的应变值或变形值，并 且认为岩体时连续、均质和各向同性的弹性 体，于是就可以借助弹性理论的解答计算岩体
本节主要内容
• 1 地应力测量概述 • 2 水压致裂法的测量原理与步骤 • 3 应力解除法（空心包体应变计）
的测量原理与步骤
1
4.2 地应力测量方法
z
4.2.1地应力测量概述
a.一点的三维应力状态
( x , y , z , xy , yz, zx )
来表示
zx
z
zy
y
yz
yx
2h Ps0
12
• 求得主应力及岩体抗拉强度 T0
2h ps0
pb pb0 T0
1h
3 2h
pb
T0
3）根据水压致裂法试验结果计算地应力
（1）一般来讲 z h 作为地主应力之一。我 们可以将 z 与 2h 作比较，若 z 1h ，则 可以肯定此时 2h 为最小主应力；进一步将 与 z 1h 作比较，也就可以以此确定地应力的 三个主应力。
裂压力 ④Ps0-关泵后压力表上保持的压力，称为关闭压力。如围岩
渗透性大，该压力将逐渐衰减 ⑤Pb0-停泵后重新开泵将裂缝压开的压力，称为开启压力 7
（3）卸压、提设备、测定开裂方位； 然后根据测得的压裂过程中泵压表的读 数，计算地应力
8
2）基本理论和计算公式
当孔壁出现
垂直裂缝
时，设孔
周边两个
水平地应
24
套芯小孔
套孔取芯
套芯大孔
2) 测量步骤： (1)在测试地点打(大d) 孔 (a)
套芯小孔
(a) (c)
(2)从大孔底打同心小孔
(b)
(3)在小孔中央位置安装(测b) 量探头
(d)
安装探头
套芯小孔 套孔取芯
套芯大孔
(4)用薄壁钻头延伸大孔，使小孔周围岩芯(实a) 现应力解除
套芯小孔
（5）将岩芯与探头一并取回，进行围压率定和温度标定试验。
13
因为开裂点方位或开裂裂缝方向可以确定 2h 的方位或 1h 的方向，所以三个地主应力的 方位也就可以相应确定。
（2）如果 2h h ，并且孔壁开裂后孔内 岩体出现水平裂缝，则此时 z h 为最小 地应力， 2h 与 1h 各为中间主应力及最大 地主应力，垂直开裂方向即为最大地应力方向。
3 2h 1h Pb (4-1)
•按最大拉应力理论，有 T 0 (4-2)
将(4-1)代入(4-2)得孔壁开裂应力条件
1h 3 2h Pb T0
(4-3)
式中：T0-岩体的抗强度
即孔壁开裂在与 2h 垂直, 0 的面上
11
若岩体中有孔隙水压力Pw，（4-3）式变成：
力分别为
1h 和 2h ，
孔壁还受
有水压Pb. 如图。
aห้องสมุดไป่ตู้
图 孔壁开裂力学模型
9
钻孔周围岩体内应力 (Kirsch.G-基尔斯解)
10
在孔壁上 r=a， r Pb
有： (1h 2h ) Pb 2(1h 2h ) cos 2
当 0 时有最大拉应力：
空心包体应变计安装、采集数据示意
18
b. 主要特点：
1)测量有操作简便 2)测量技术和计算理论比 较成熟 3)精度相对较高的地应力 4)目前使用最为广泛 国际岩石力学学会推荐使用的地应力测量方 法
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20
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c.测量要求与步骤
1)测量要求 钻孔的深 度必须超 过开挖 影 响区，才 能测到岩 体内的原 始应力， 否则测出 的是二次 应力。
直径：38、51、 76、110、
130；
5
（2）加液压将孔壁 压裂与重开
①P0-孔隙水压力或 地下水压力
②Pb-初始压裂压力 ③Ps-稳定开裂压力 ④Ps0-关闭压力 ⑤Pb0-重张压力
Pb
Pb
Ps Ps
Pb0 Pb0
Ps0
Ps
P0
Ps0
Ps
P0
P0
图 压裂过程泵压变化及特征压力
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• 各特征压力的物理意义 ①P0-岩体内孔隙水压力或地下水压力 ②Pb-注入钻孔内液压将孔壁压裂的初始压裂压力 ③Ps-液体进入岩体内连续的将岩体劈裂的液压，称为稳定开
切断联系 解除应力 应变恢复 测试应变 计算应力
单元所受的应力状态。
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2) 应力解除法分类
测1个平面 3个方向上
的应变
按测试应变 或变形
孔径变形测试 1平面3方向 上的径位移
孔底应力解除法 孔壁应变测试 孔壁 应力解除法
3平面9个方向应变
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4.2.4）空心包体应变计测量地应力
a.探头结构
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