[科普中国]-岩体应力测试方法

岩体应力测试方法是指量测岩体应力的方法。有10多种分类法，按受开采影响与否来分。可分为原岩应力测试和应力变化测试，后者的实用性不如前者。广泛使用的原岩应力量测方法是应力解除法。其基本原理是，当人为将固定有量测元件的岩体微元与基岩分离时。其几何尺寸将发生弹性恢复。利用弹性理论、岩石弹性常数可以建立恢复应变与应力场之旬的关系。测得独立恢复应变，求得岩体中一点的应力状态，利用钻孔法进行应力解除可避免坑道表面量测受到爆破次生裂隙的影响。量测到远离巷道的原始应力。依在钻孔中的量测部位，有孔径、孔壁和孔底三种恢复应变量测方法，此外尚有在巷道表面测试恢复应变方法。

简介岩体应力测试方法是指量测岩体应力的方法。有10多种分类法，按受开采影响与否来分。可分为原岩应力测试和应力变化测试，后者的实用性不如前者。广泛使用的原岩应力量测方法是应力解除法。其基本原理是，当人为将固定有量测元件的岩体微元与基岩分离时。其几何尺寸将发生弹性恢复。利用弹性理论、岩石弹性常数可以建立恢复应变与应力场之旬的关系。测得独立恢复应变，求得岩体中一点的应力状态，利用钻孔法进行应力解除可避免坑道表面量测受到爆破次生裂隙的影响。量测到远离巷道的原始应力。依在钻孔中的量测部位，有孔径、孔壁和孔底三种恢复应变量测方法，此外尚有在巷道表面测试恢复应变方法。

岩体内部应力量测采用单钻孔全应力解除法。该方法应用最广，它使用三维量测元件。

1.岩体钻孔三轴应变计套孔解除法

它适用于均质、较完整、中硬以上岩石，只要测量地点的岩石比较干燥。可以取出45-60cm长的岩芯，这种方法是中国矿山使用最广泛的一种。它利用利曼的孔壁应变法的原理制成探头元件及安装系统，通常可使三组各有3-4个电阻应变片的应变花安装在Ø36mm的小钻孔壁上。在小孔外围，用大直径金刚石岩心钻头，套孔解除测得孔壁恢复应变，借助岩石弹性常数、弹性理论解及最小二乘法、可以确定在允许限差下的6个应力分量。从而可以确定该点的主应力大小及方向二此种套钻解除的孔壁应变法，国内外己利用于各向异性岩石。由于解决了水下粘贴电阻片的问题，在瑞典连续测量的下向孔探已达250m。

2.中空包容式三轴应变计套孔解除法

当遇到钻孔内岩面潮湿，不便使用普通二轴应变计时，可使用这种方法门本法自1976年起在一些国家开始使用。它与前述方法中应变片的布置方式相似。此种共轴应变计的实质、是将电阻应变花粘贴到距岩石钻孔内壁面间隔很小(0.5mm)。且具有良好防潮层的中空式圆管形元件上，在全圆管周长范围内与孔壁粘结。它是前述常规孔壁应变法的一种发展。

3.孔底平底面三维应变传感器套孔解除

此法系在孔底平底面粘贴三维应变传感器，通过卸载后测量到最低限度6个独立恢复应变。根据测点的岩石弹性常数、弹性理论及经验方程，求解岩体一点三维应力的大小。此法的主要优点是要求解除的岩芯长度短，可用于具有一定节理的岩石。中国已研制了这种传感器，只要测点距地表深度大于50m，传感器就有足够的灵敏度。日本为了进一步提高这种方法的灵敏度，提出了一种钻孔半球形孔底端面的三维应变传感器。但钻进需用钻头，安装及应力解除作业都比较复杂。

表面应力量测这种方法只适用于全断面掘进机开挖的巷道表面。用此法求算岩体应力时，可把圆形坑道看成一个圆柱形钻孔，在巷道断面的表面上安装三组二维元件，对它们分别进行表面应力解除。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学