2019年岩土工程师基础知识讲义：岩石应力测试

岩石应力测试

岩石应力测试适用于均质岩体，可采用孔壁、孔底和表面应力测试。用钻孔岩心法测求三向、双向应力;用掏槽法测求岩体表面单向应力。

(一)、表面应力测试

1、应力解除法

1 试验的适用条件

试验适用于坚硬完整和半坚硬完整的岩体，测量岩体表面的应力状态;

2 试验的布置

测点应布置在不受开挖爆破破坏的岩面。

常用的主要设备有：静态电阻应变仪、应变片(应变花>、惠斯登电桥、防护罩、钻机及辅助设备、粘结剂及屏蔽线等。

3 试验的主要技术要求

4 试验成果的分析

1) 计算各级解除深度下的应变值

εi=εn-εo

式中 εi-某一级解除深度的应变值(με);

εn-某一级解除深度应变仪读数(με);

εo-应变花初读数(με)。

2) 绘制应变花各应变片的应变值(εi)与相对解除深度(h/D)的关系曲线。

2、应力恢复法

1 试验的适用条件同(表面)应力解除法。

2 试验的布置

测点布置及应变量测仪及应变片同(表面)应力解除法。应力恢复设备包括液压枕、油泵及压力表等。

3 试验的主要技术要求

4.试验成果的分析

参照应力解除法计算式计算岩体表面应力。

(二)、孔壁应力测试

1、试验的适用条件

试验适用于地下水位以上、完整或较完整的细粒岩体，用套孔应力解除法测量岩体内某点的三向应力大小和方向。

2、试验的布置

3、试验的主要技术要求

1) 用φ130mm钻头钻至预定深度，取出岩芯，磨平孔底。

2) 用φ46mm钻头同心钻测孔，同心度(即大、小孔圆心差距)宜小于2mm，孔深约50cm。

(三)、孔底应力测试

1、试验的适用条件

试验适用于地下水位以上完整和较完整的细粒岩体，用孔底面应力解除法测量岩体内某点的平面应力大小和方向。如测求岩体内某点的三向应力状态，应在同一平面内用三个钻孔交汇于该点的方法。

2、试验的布置

测点的布置要求同孔壁应力测试。

主要的设备有：“门塞”应变计及安装器;静态电阻应变仪及辅助设备;坑道钻机，金刚石钻头(φ76mm)，孔底磨平钻头及钻机辅助设备等。

3、试验的主要技术要求

1) 将钻孔钻至预定深度后，取出岩芯，观察节理发育情况，判明孔底岩体是否满足测试要求，不能满足时应继续钻进。

2) 清除孔底残留岩芯，用金刚砂细磨钻头磨平孔底，并用水冲洗干净和高压风吹干，再用丙酮擦洗孔底。

3) 孔底涂一层环氧树胶后，用安装器将检查合格的应变计(见下图)送至孔底并粘贴好。

4) 将应变片与应变仪接通、预调平衡，测记初始读数，连续三次(10min读一次)读数小于±5微应变即视为稳定，然后取出安装器，记取孔深及孔的方位、倾角。

5) 钻孔进行应力解除，钻至10～20cm时停止钻进，取出岩芯并清洗干净，装上安装器，测记解除后的应变稳定读数。

6) 将应变测试获取的岩芯进行弹性模量E、泊松比μ的室内试验。

测试的工作程序见下图。a-孔底磨平;b-粘贴应变计;c-套孔应力解除;d-取出岩芯。

4 试验成果的分析

1) 计算各应变片的解除应变测点值。

2) 计算岩体的三向应力，计算方法参见有关专业书籍。

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