專利名稱：一種極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖體地應(yīng)力的測量方法，更具體涉及一種極高地應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，它適用于深部或極高地應(yīng)力地下工程中采用應(yīng)力解除設(shè)備測量巖體地應(yīng)力。
背景技術(shù)：
目前，我國西部水電開發(fā)、南水北調(diào)工程、石油/天然氣開采、戰(zhàn)略能源儲存、放射性廢料與ω2的地下封存、地下軍工掩體工程等，都涉及深部巖體的極高地應(yīng)力問題(據(jù)我國《工程巖體分級標準》，當(dāng)巖石的飽和單軸抗壓強度與巖體地應(yīng)力值小于4時即為極高地應(yīng)力)，如位于四川的錦屏二級水電站引水隧洞2500m埋深處最大初始地應(yīng)力約60 70MPa ；正在開采的金川鎳礦深部采場地應(yīng)力達50MPa ；擬建的南水北調(diào)西線工程中埋深約 1700m的巴彥格拉山隧洞最大初始地應(yīng)力估計達到50MPa。這種深部地下工程巖體中極高地應(yīng)力導(dǎo)致的工程災(zāi)害也是十分突出的，如二灘水電站地下廠房修建過程中就因高地應(yīng)力卸荷導(dǎo)致多根巖體錨索突然斷裂；錦屏二級水電站排水隧洞因極高地應(yīng)力誘發(fā)強烈?guī)r爆不僅導(dǎo)致了多次機械設(shè)備的損毀，還致使價值過億的TBM掘進機被掩埋。為避免和減小極高地應(yīng)力下巖體破壞災(zāi)害，準確地獲得深部工程巖體極高初始地應(yīng)力的數(shù)值是這些地下工程安全設(shè)計中最基礎(chǔ)和最重要的工作。然而，目前國際巖石力學(xué)學(xué)會建議的兩種巖體地應(yīng)力測量設(shè)備都無法進行極高地應(yīng)力條件下的巖體地應(yīng)力測量。這是因為(1)方法之一的應(yīng)力解除設(shè)備在解除應(yīng)力作業(yè)時，其極高的地應(yīng)力導(dǎo)致其解除的空心巖筒環(huán)狀開裂或龜裂破壞，因而應(yīng)力測量設(shè)備的傳感器無法準確地量測到空心巖筒在應(yīng)力卸載過程中的徑向變形，從而無法有效地獲得巖體的地應(yīng)力。(2)方法之二的水壓致裂設(shè)備在巖體地應(yīng)力測量時，由于鉆孔測量段密封堵頭在高壓力下防滲困難，無法在鉆孔內(nèi)形成大于巖體的初始最小主應(yīng)力的穩(wěn)定鉆孔水壓(數(shù)百個大氣壓)，從而因無法劈裂孔壁巖體或因堵頭滲水嚴重導(dǎo)致不能有效地測量巖體地應(yīng)力。此外，其它一些探索性的地應(yīng)力測量設(shè)備或方法，如孔壁破裂特征分析法、巖芯餅化反分析法、變形恢復(fù)設(shè)備與方法等，僅能對巖體的地應(yīng)力量級進行大體估計，無法確切地測量到巖體的真實應(yīng)力值，從而未能被廣大研究者和工程師采納?？梢姡柚F(xiàn)有成熟的巖體應(yīng)力測量設(shè)備，開發(fā)出一種可實現(xiàn)極高巖體條件下工程巖體地應(yīng)力的測量方法，具有顯著的現(xiàn)實意義和工程需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力測量方法，旨在克服當(dāng)前應(yīng)力解除設(shè)備不能應(yīng)用于極高應(yīng)力條件的局限性，確保應(yīng)力解除設(shè)備可以在極高應(yīng)力條件下準確地量測巖體地應(yīng)力。為了上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，所述測量方法的具體步驟包括，A在已經(jīng)開挖用于巖體地應(yīng)力測量的工作隧洞內(nèi)選取測量區(qū)域，所選取的測量區(qū)域邊界線為圓形，測量區(qū)域邊界線的直徑D1為1. 0 1. 5m ；B在測量區(qū)域的中心位置垂直測量區(qū)域表面鉆設(shè)測量小孔，在測量小孔內(nèi)放置巖體地應(yīng)力測量的變形傳感器并通過數(shù)據(jù)線與變形記錄儀連接，沿測量區(qū)域邊界線鉆設(shè)一組垂直測量區(qū)域表面的周邊應(yīng)力釋放孔，周邊應(yīng)力釋放孔的孔徑D2為50 130mm，周邊應(yīng)力釋放孔的長度比測量小孔的長度長1.0 1.5m，周邊應(yīng)力釋放孔的數(shù)量N按公式(a)計算，
權(quán)利要求
1.一種極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，其特征在于所述測量方法的具體步驟包括，A在已經(jīng)開挖用于巖體地應(yīng)力測量的工作隧洞內(nèi)選取測量區(qū)域，所選取的測量區(qū)域邊界線為圓形，測量區(qū)域邊界線(1)的直徑D1Sl-O 1.5m，B在測量區(qū)域的中心位置垂直測量區(qū)域表面鉆設(shè)測量小孔(5)，在測量小孔( 內(nèi)放置巖體地應(yīng)力測量的變形傳感器(6)并通過數(shù)據(jù)線(8)與變形記錄儀(7)連接，沿測量區(qū)域邊界線(1)鉆設(shè)一組垂直測量區(qū)域表面的周邊應(yīng)力釋放孔O)，周邊應(yīng)力釋放孔( 的孔徑D2為50 130mm，周邊應(yīng)力釋放孔O)的長度比測量小孔(5)的長度長1. 0 1. 5m，周邊應(yīng)力釋放孔O)的數(shù)量N按公式(a)計算， 3 14-D
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，其特征在于 所述周邊應(yīng)力釋放孔( 等間距分布在測量區(qū)域邊界線(1)上且周邊應(yīng)力釋放孔( 的軸線相互平行，并且周邊應(yīng)力釋放孔⑵的軸線與測量小孔(5)的軸線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種極高應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，其特征在于 所述周邊應(yīng)力釋放孔( 鉆設(shè)順序是按測量區(qū)域中心點對稱均勻進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種巖體地應(yīng)力的測量方法，更具體涉及一種極高地應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力的測量方法，測量方法采用對巖體地應(yīng)力的二次釋放實現(xiàn)，即在工作隧洞內(nèi)選取圓形測量區(qū)域，通過在測量區(qū)域邊界鉆設(shè)一組周邊應(yīng)力釋放孔實現(xiàn)巖體地應(yīng)力的第一次釋放，然后再在測量區(qū)域中心鉆設(shè)中心應(yīng)力釋放孔實現(xiàn)巖體地應(yīng)力的第二次釋放，最后將兩次應(yīng)力釋放過程中傳感器測量獲得的測量小孔的變形相加并代入彈性力學(xué)的相關(guān)公式，可計算出垂直中心應(yīng)力釋放孔軸線平面上的地應(yīng)力值。該方法改變了現(xiàn)有應(yīng)力解除設(shè)備無法進行極高地應(yīng)力條件下巖體地應(yīng)力量測的局限，用于深部或極高地應(yīng)力地下工程中采用應(yīng)力解除設(shè)備測量巖體地應(yīng)力。
文檔編號G01L1/04GK102426069SQ20111025123
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者馮夏庭, 劉繼光, 江權(quán), 陳靜 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所