本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種原孔位多次應(yīng)力解除法的地應(yīng)力測試方法，屬于地應(yīng)力測試領(lǐng)域。首先選取巖性完好適于地應(yīng)力測試的地點，在選取的地應(yīng)力測試地點鉆取直徑為127mm的導孔，磨平孔底，再鉆取直徑37mm的小孔、小孔深度300-500mm；后在小孔中安裝空心包體實施應(yīng)力解除進行第一次地應(yīng)力測量。其次，在第一次地應(yīng)力測量的基礎(chǔ)之上，原鉆頭沿原孔位向深部繼續(xù)套鉆取芯，連續(xù)多次進行地應(yīng)力測量，多次應(yīng)力解除深度間隔為2~3米。然后對多次地應(yīng)力測試結(jié)果進行比對分析，根據(jù)應(yīng)力的變化規(guī)律確定原巖應(yīng)力分布區(qū)，分析原巖應(yīng)力場的分布規(guī)律。優(yōu)點是通過反復(fù)多次測量出同一孔位不同深度的地應(yīng)力值，增強了測試數(shù)據(jù)的科學性和真實性，避免了重新鉆孔，減少了復(fù)雜的施工過程。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，屬于地應(yīng)力測試領(lǐng)域。能夠普遍適用于礦井不同巷道圍巖內(nèi)不同深度的地應(yīng)力測試研究，尤其適用于對巷道圍巖深部原巖應(yīng)力場分布狀態(tài)的研究。
技術(shù)介紹
地應(yīng)力是引起采礦、水利水電、土木工程、軍事、鐵道公路等各種地下或露天巖土開挖工程變形的根本破壞力，對巷道原巖地應(yīng)力進行測量是確定工程巖體力學屬性，進行圍巖穩(wěn)定性分析，實現(xiàn)工程設(shè)計和決策科學化的根本前提。目前世界上已有美國，德國，波蘭等幾十個國家進行了地應(yīng)力的測量工作。測量方法有很多種；但比較常用的方法有應(yīng)力解除法、應(yīng)變恢復(fù)法，應(yīng)力恢復(fù)法。也有人依據(jù)測量基本原理的不同，將測量方法分為直接法和間接法兩大類。直接測量法是通過直接測量和記錄相應(yīng)的應(yīng)力分量值，并根據(jù)他們與地應(yīng)力的關(guān)系來確定地應(yīng)力的值；而間接測量法是根據(jù)巖石的變形利用胡克定律來確定地應(yīng)力的值。目前國內(nèi)外最普遍的地應(yīng)力測量方法是套孔應(yīng)力解除法。而空心包體技術(shù)的套孔應(yīng)力解除法是目前地應(yīng)力測量最可靠的方法之一，該方法是建立在彈性理論基礎(chǔ)上的應(yīng)力測量方法。其基本原理就是將包含應(yīng)變計的巖石通過取芯將其從周圍圍巖應(yīng)力場中隔離開來，由于巖石的彈性會發(fā)生膨脹變形，測量出此巖塊的三維膨脹變形，通過現(xiàn)場彈模律定來確定其彈性模量，再由胡可定律即可計算出應(yīng)力解除前巖體中應(yīng)力的大小和方向。它的突出優(yōu)點就是通過在一個測點的測量便可得到所測礦山巖體的三維地應(yīng)力狀態(tài)，并且它能根據(jù)工程和地質(zhì)上的需要，測量不同深度的地應(yīng)力狀態(tài)，測量深度可以超過千米。從而建立地應(yīng)力狀態(tài)空間信息網(wǎng)絡(luò)，是研究原巖應(yīng)力場及其變化規(guī)律的重要依據(jù)，在地下礦山巖體原巖應(yīng)力的測量中得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的套孔應(yīng)力解除法是單次鉆孔，單次測量，如果鉆孔不精準，或者鉆孔出現(xiàn)傾斜偏差，致使孔口和孔徑不能完全保持垂直，就將造成數(shù)據(jù)誤差，進而不可避免地對工程施工造成不良影響，降低工程經(jīng)濟效益。而原孔位多次應(yīng)力解除法地應(yīng)力測量技術(shù)則有效的解決了這一問題，通過反復(fù)多次測量出同一孔位不同深度的地應(yīng)力值，增強了測試數(shù)據(jù)的科學性和真實性，避免了重新鉆孔，減少了復(fù)雜的施工過程。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供，是基于套孔應(yīng)力解除法，對原巖應(yīng)力測量及原巖應(yīng)力場分布規(guī)律的進一步研究。本專利技術(shù)是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，首先選取巖性完好適于地應(yīng)力測試的地點，在選取的地應(yīng)力測試地點鉆取直徑為127mm的導孔，磨平孔底，再鉆取直徑37mm的小孔、小孔深度300-500mm ;后在小孔中安裝空心包體實施應(yīng)力解除進行第一次地應(yīng)力測量。其次，在第一次地應(yīng)力測量的基礎(chǔ)之上，原鉆頭沿原孔位向深部繼續(xù)套鉆取芯，連續(xù)多次進行地應(yīng)力測量，多次應(yīng)力解除深度間隔為2-3米。然后對多次地應(yīng)力測試結(jié)果進行比對分析，根據(jù)應(yīng)力的變化規(guī)律確定原巖應(yīng)力分布區(qū)，分析原巖應(yīng)力場的分布規(guī)律；以相鄰兩次應(yīng)力解除地應(yīng)力測試所得地應(yīng)力值之差的絕對值介于0.0l倍和0.05倍的單位面積上覆巖層重量之間為基準，確定此深度區(qū)域開始為原巖應(yīng)力分布區(qū)，確定多次應(yīng)力解除測得原巖應(yīng)力的標準為Λ σ +1-Δ σ i/Λ σ i彡5%，其中Λ σ i=(O1-O η) ,Aoi為多次不同深度時進行應(yīng)力解除地應(yīng)力測試測得的地應(yīng)力值。所述的第一次測量深度為6 10米。此外，可通過多次地應(yīng)力測試巖石力學實驗測得的巖石力學參數(shù)進行相互比對，分析圍巖內(nèi)部巖性變化規(guī)律。有益效果:，其多次取芯相對一次取芯愈發(fā)向圍巖深部延伸，遠離了巷道兩幫及頂板，這樣就遠離了巷道開挖所造成的應(yīng)力影響區(qū)，且多次測量，最后算出的不同深度的應(yīng)力值可以相互比對，可以準確確定出多次應(yīng)力解除測得的為原巖應(yīng)力。和傳統(tǒng)的套芯應(yīng)力解除法地應(yīng)力測量相比，極大的增強了測試數(shù)據(jù)的科學性和測試地點數(shù)據(jù)的真實性，從而避免因測量結(jié)果不準所導致的危險的工程設(shè)計，并減少了復(fù)雜的施工過程。這樣將有效提高準確性，也避免了多次鉆取新孔，有效提高了工程經(jīng)濟效益，節(jié)省鉆孔時的人力和物力。附圖說明圖1所示為原孔位多次應(yīng)力解除法示意圖。圖2所示為應(yīng)力解除次數(shù)與地應(yīng)力測量值關(guān)系曲線中:1、空心包體I ;2、空心包體；i+2、空心包體i+2。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)進一步說明。本實施例中對于一種原孔位多次地應(yīng)力解除法地應(yīng)力測試的具體操作步驟如下:參見圖1和圖2，1.選擇合適的測點，從巖體表面，用SGM-1A型地質(zhì)鉆機向巖體內(nèi)部打直徑為127mm的大孔，深度為10m。為了便于下一步安裝測試探頭，大孔要保持一定的同心度，因此在鉆進過程中需有導向裝置，大孔鉆完后需要將孔底磨平。2.再用錐形鉆頭打出喇叭口，然后從大孔孔底打同心直徑37_的小孔，小孔深度500mm ;小孔打完后用鉆機的水管沖洗鉆孔，以便清洗小孔中的鐵屑和其他雜物，為此鉆孔需上傾1°到3°，而后再用酒精或丙酮擦洗。3.在安裝空心包體I應(yīng)力計之前要做好準備工作，包括粘結(jié)劑的配制，鉆孔深度的計算，安裝深度的控制等 。準備工作就緒后，用粘結(jié)劑注入應(yīng)力計的內(nèi)腔內(nèi)，固定好柱塞，用帶有定向器的安裝桿將空心包體應(yīng)變計送入小孔中預(yù)定位置，推斷固定銷，將粘結(jié)劑從應(yīng)力計內(nèi)腔擠出進入應(yīng)力計與小孔之間的間隔中，使之充滿應(yīng)力計與孔壁間的間隙，使之完全固化，然后記下應(yīng)力計的偏角以及鉆孔的方位和傾角。4.用金剛石巖芯筒把內(nèi)部粘結(jié)著空心包體應(yīng)力計的圓柱狀巖芯取出，從而使小孔周圍巖芯實現(xiàn)應(yīng)力解除。在解除之前，將空心包體I應(yīng)力計接上電阻應(yīng)變計，然后注水，這時應(yīng)力計讀數(shù)會有所變化，待讀數(shù)穩(wěn)定后對電阻應(yīng)變計進行調(diào)零，再開始進尺。在套芯過程中進行監(jiān)測，每隔3cm進行一次儀器讀數(shù)，待讀數(shù)不隨進尺變化時(大約為鉆頭超過應(yīng)力計中心45°角)停止套芯。套芯結(jié)束后，取出帶有應(yīng)力計的巖芯。取芯過程中，巖體的三維膨脹變形則由空心包體應(yīng)力計測量出來，并通過現(xiàn)場彈模率定確定其彈性模量，由線性虎克定律即可計算出應(yīng)力解除前巖體中應(yīng)力的大小和方向。5.在第一次地應(yīng)力測量的基礎(chǔ)之上，原孔位向深部延伸繼續(xù)套鉆取芯，按標準要求連續(xù)3次進行地應(yīng)力測量，3次應(yīng)力解除深度間隔為2 3米，并對3次地應(yīng)力測試結(jié)果進行比對分析，以既定標準確定原巖應(yīng)力分布區(qū)。6.通過多次地應(yīng)力測試巖石力學實驗測得的巖石力學參數(shù)進行相互比對，分析圍巖內(nèi)部巖性變化規(guī)律。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種原孔位多次應(yīng)力解除法的地應(yīng)力測試方法，其特征在于：a.首先，選取巖性完好適于地應(yīng)力測試的地點，在選取的地應(yīng)力測試地點鉆取直徑為127mm的導孔，磨平孔底，再鉆取直徑37mm的小孔后在小孔中安裝空心包體（1）實施應(yīng)力解除進行第一次地應(yīng)力測量；小孔深度300?500mm；b.其次，在第一次地應(yīng)力測量的基礎(chǔ)之上，原孔位向深部繼續(xù)套鉆取芯，連續(xù)多次進行地應(yīng)力測量；c.最后，對多次地應(yīng)力測試結(jié)果進行比對分析，根據(jù)應(yīng)力的變化規(guī)律確定原巖應(yīng)力分布區(qū)，分析原巖應(yīng)力場的分布規(guī)律；所述的第一次測量深度為6~10米，多次應(yīng)力解除深度間隔為2~3米。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種原孔位多次應(yīng)力解除法的地應(yīng)力測試方法，其特征在于: a.首先，選取巖性完好適于地應(yīng)力測試的地點，在選取的地應(yīng)力測試地點鉆取直徑為127mm的導孔，磨平孔底，再鉆取直徑37mm的小孔后在小孔中安裝空心包體(I)實施應(yīng)力解除進行第一次地應(yīng)力測量；小孔深度300-500mm ； b.其次，在第一次地應(yīng)力測量的基礎(chǔ)之上，原孔位向深部繼續(xù)套鉆取芯，連續(xù)多次進行地應(yīng)力測量； c.最后，對多次地應(yīng)力測試結(jié)果進行比對分析，根據(jù)應(yīng)力的變化規(guī)律確定原巖應(yīng)力分布區(qū)，分析原巖應(yīng)力場的分布規(guī)律； 所述的第一次測量深...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳繼忠，鄭西貴，余達，張農(nóng)，楊高干，花錦波，張磊，馮曉巍，曹栩，
申請(專利權(quán))人：上海大屯能源股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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