项目三、巷道围岩应力观测

应力恢复法优点：不需要从应变换算为应力，而不需 引入弹性模量E和泊松比μ，但它只能测量与液压枕加压方 向一致的应力。仅适用于应力方向大体上已知的场合。
原始应力状态：开掘巷道之前，岩体内任 意点上的应力处于平衡状态，这种在地壳 内存在的自然应力状态叫原始应力状态。
二、巷道围岩应力分布规律
在岩体内开掘巷道后，巷道两侧所形成 的比原岩应力大的集中应力叫支承压力。
巷道开掘后，巷道围岩的受力状态由三向 压缩转为两向压缩，在集中应力的作用下， 巷道两侧边缘的围岩可能出现被压裂或压 碎。由于这种破碎区的产生，从而导致应 力再一次重新分布，支承压力向岩体深处 发展，巷道周围即被应力降低区说包围。
2．测试方法
(1)在选择好的测量点上安装测量元件；
(2)在岩体上开凿直槽，槽的方向应与所测定的应力方向 垂直;
(3)在直槽内放入液压枕，并用水泥砂浆充填空隙；
(4)通过被压枕对“解放槽”施加压力，直到间距从L`恢 复到l，再停止加压；
(5)根据液压枕上压力表读数，即可换算出岩体周边沿l方 向的应力。
2．围岩变形的测量方法
为了测量出围岩变形，可分别采用百分表、钢弦应变计、 光弹应变计、电阻应变仪等测试地点；
(2)在巷道一壁钻两个孔，并在其内设置固定测点，间距L为 120～500mm；
(3)在两孔外围打一圈密集孔，并凿成连通的“解放槽”，为使 试验点表面应力完全解除，槽深L2大于测杆孔深L1以及孔距l；
项目三 巷道围岩应力观测
学习目标 1、了解巷道围岩应力的形成及分布规律 2、掌握巷道围岩应力观测方法。 3、能够对巷道围岩应力进行观测。
一、巷道围岩应力形成过程
地下岩体在开掘以前，由于自重和构造所引起的 应力是处于平衡状态。
当开掘巷道或进行回采工作时，破坏了原来的应 力平衡状态，就会引起岩体内部应力的重新分布。
则L`＞l为伸长；若此处岩体原受l拉应力。则L`＜l为缩短。
图 1-9 应力测试装置 a--应力解除法测试装置； b—应力恢复法测试装置 1—应力“解除槽”；2-测杆；3-百分表；4-液压枕；5-水泥砂浆
；6-泵；7-压力表
2、应力恢复法
1．基本原理 应力恢复法与应力解除法大同小异。其不 同点在于“解放槽”凿成后，应力被解除， 测点间距从l变到L`，并不依此计算应变相 主应力，而是人为地对“解放槽”施加压 力，使岩体恢复到应力解除前的状态，然 后根据所施加的压力求出周边应力的大小。
1、围岩为比较稳定的坚硬砂岩或石灰岩时 的应力分布。
2、围岩为中等稳定的砂岩、砂页岩及比较 坚硬的页岩时的应力分布规律。
3、围岩为不稳定的煤、泥质页岩或炭质页 岩的应力分布规律。
三、巷道围岩应力观测仪器
巷道围岩应力常用的观测方法：百分表、 钢弦应变计、光弹应变计、电阻应变仪。 电阻应变式检测仪是利用电阻应变片及电 阻应变式传感器对煤(岩)体及支护设备、构 件等进行应力应变分析，以提供有关的矿 压显现数据。
钢弦压力盒
四、巷道围岩应力观测方法
巷道围岩周边应力测定方法主要有钻孔变形量测法、钻孔应力 量测法、钻孔应变量测法，还可以通过测定周边应力作用的效 果而间接地进行观测（应力解除法相和应力恢复法 ）。
常用的方法有应力解除法相和应力恢复法。
(一)应力解除法 1．基本原理
巷道围岩都处于一定的应力状态之中，在应力作用下围岩发 生一定的变形，其中大部分是弹性变形。当人为地将岩体微元与 基岩分离时，由于岩体微元的内在应力得到解除。它的几何尺寸 将发生弹性恢复，测出这种恢复应变ε和弹性常数E，用弹性力学 的方法计算出原来存在于围岩中的应力。
井巷掘进过程中使岩体应力发生显著变化的区域 叫井巷影响圈，其直径一般为井巷断面最大直线 尺寸的3-5倍，习惯上将此范围内的岩体称为围岩， 而把没有受到采掘等地下工程影响的岩体称为原 始岩体，简称原岩。
矿压显现：围岩和支架的变形与破坏现象.
矿山压力：将来自巷道、工作面围岩的作 用力或作用在巷道、工作面支架上的力称 为矿山压力。
(4)随着钻孔，槽间岩体便逐渐卸载，最后应变得到恢复，此 过程一直随着测点变动，最后测距l变为L`；
(5)取下环形槽内岩芯，并在实验室中测定其弹性常数e和泊松
L'l
比μ值；
l
(6)假若岩体处于弹性状态，则根据虎克定律就可以求得沿测点
方向在l范围内的平均应力σ=Eε。 l方向的平均应变为ε＝ L'l。若此处岩体承受压应力，