7地应力测量
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地应力的测量方法
嘿,朋友们!今天咱来聊聊地应力的测量方法,这可真是个有趣又重要的事儿呢!
你想想看,地应力就像是大地的“脾气”,咱得搞清楚它是怎么个情况,才能更好地和大地打交道呀!那怎么测量这大地的“脾气”呢?
有一种方法叫水压致裂法,就好像给大地来个“温柔的挑战”。
通过向钻孔里注水,然后观察岩石的反应,就像试探一个人对不同事情的反应一样,是不是挺有意思?这种方法能比较直接地得到一些关键信息呢。
还有一种叫应力解除法,这就像是给大地“松松绑”。
先把岩石周围的束缚慢慢解除,然后看它会有什么变化,从而了解它原来承受着多大的应力。
就好像你一直背着很重的包,突然把包放下,那一下子的轻松感,就是我们要去捕捉的。
声发射法也不错哦!就像是听大地“说话”。
岩石在受力的时候会发出一些微小的声音,我们就通过这些声音来推断地应力的情况。
这就好比你能从一个人的语气中听出他的心情一样。
那这些方法难不难呢?其实也没那么可怕啦!只要咱认真去学,去实践,肯定能掌握的。
就像学骑自行车一样,一开始可能会摇摇晃晃,但多练几次不就会了嘛!
测量地应力可不能马虎,这关系到很多工程的安全呢!要是没搞清楚
地应力,那盖房子、修隧道啥的,说不定就会出问题哦,那可不得了!所以啊,我们得重视起来,把这些方法学好、用好。
大家想想,要是我们能准确地知道地应力的大小和方向,那不是能让我们的工程建设更顺利、更安全吗?那多有成就感呀!所以说,地应力的测量方法可真是太重要啦,我们可得好好研究研究呢!总之,地应力的测量方法是我们了解大地的重要途径,让我们一起努力,把这个神秘的领域搞清楚吧!
原创不易,请尊重原创,谢谢!。
地应力测量方法及其需要注意的问题地应力是指存在于地壳中的内应力。
主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。
地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。
地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用,近年来随着我国社会经济的持续快速发展,我国水电领域工程建设保持着较快增长势头,工程建设地点向江河源头、高山峡谷地带延伸,工程建设内容往往包含深埋长深隧道,大跨度、大尺度地下厂房等,在这种情况下,我国地应力测试事业也取得了长足的进步,各种试验手段、测试方法层出不穷,并取得一定的成果。
1地应力测量方法1.1 应力解除法应力解除法是以弹性理论为基础,它把一定范围内的岩体视为均质的、各向同性的完全弹性体。
这一测量方法的实质是在被测虚力场的岩体中选定测点,在测点位置安设测量元件,然后在所安装的测量元件周围掏槽或套孔,使安设有测量元件的岩石与周围岩体分离,也就是使这一部分岩石从被测应力场作用之下解脱出来。
此时,测点岩石将由于外力的消失而产生弹性恢复变形。
通过测量元件将这一变形记录下来,即可按弹性理论来确定被测应力场的3个主应力的大小、方向和倾角。
应力解除法测量地应力的方法有:孔底应变计、孔径应变计、孔壁应变计、空心包体应力计等方法,其中孔底应变计、孔径应变计只能测出二维应力,若用它测三维应力,则需要打交于一点互不平行的三个钻孔。
采用孔壁应变计和特殊制作的空心包体式孔壁的应力计只需要打1个钻孔就可测出三维应力。
1949年奥尔森(O.J.Olson)第一次将应力解除法用于岩石应力测试以来,套孔应力解除法发展为技术上比较成熟的一种原岩应力测量方法。
套孔应力解除法具有测量灵敏度高、测量结果可靠、可以在深孔中进行测量测点的三维应力状态(需要利用三孔交汇的方法)等特点。
因此,利用套孔应力解除法可以较为准确地测量矿山岩体的原岩应力。
地应力的测量原理目前地应力测量方法有很多种,根据测量原理可分为三大类:第一类是以测定岩体中的应变、变形为依据的力学法,如应力恢复法、应力解除法及水压致裂法等;第二类是以测量岩体中声发射、声波传播规律、电阻率或其他物理量的变化为依据的地球物理方法;第三类是根据地质构造和井下岩体破坏状况提供的信息确定应力方向。
其中,应力解除法与水压致裂法得到比较广泛的应用,其他几种只能作为辅助方法。
1.应力解除法测试原理和技术1.1应力解除法测试原理具有初始应力的岩体,用人为的方法卸去其应力,在岩体恢复变形的过程中测试其应变,然后用弹性力学理论计算出地应力的大小,得出其方向、倾角。
目前国内外地应力测量普遍采用空心包体应变计测量技术。
KX一81型空心包体应变计由A、B、C 3组共12枚应变片嵌埋在1个壁厚约3 mm的空心环氧树脂圆筒中间,圆筒外表面与钻孔壁用专用环氧树脂胶黏结在一起,其是在澳大利亚CSIRO空心包体应变计的基础上研制出来的,是套钻孔应力解除法的一种,只需1个孔就能测量出某点的三维原岩应力,具有使用方便、安装操作简单、成本低、效率高等优点。
1.2完全温度补偿技术KX一81型空心包体应变计与其他许多应变测量仪器一样,均采用应变计作为敏感元件,并根据惠斯顿电桥的原理13J,将应变的变化转换成电压变化经放大后记录下来。
电阻应变计对温度变化是很敏感的,温度发生变化时应变计的电阻值将发生变化,从而产生虚假的附加应变值。
因此在现场测试中必须采取温度补偿措施。
惠斯顿电桥原理:平衡时,检流计所在支路电流为零,则有,(1)流过R1和R3的电流相同(记作I1),流过R2和R4的电流相同(记作I2)。
(2)B,D两点电位相等,即UB=UD。
因而有 I1R1=I2R2;个阻值已知,便可求得第四个电阻。
测量时,选择适当的电阻作为R1和R2,用一个可变电阻作为R3,令被测电阻充当R4,调节R3使电桥平衡,而且可利用高灵敏度的检流计来测零,故用电桥测电阻比用欧姆表精确。
地应力与地应力测量方法简介地应力,又称原岩应力,也称岩体初始应力或绝对应力,是在漫长的地质年代里,由于地质构造运动等原因产生的。
在一定时间和一定地区内,地壳中的应力状态是各种起源应力的总和。
主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。
地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关,其中包括:板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。
另外,温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可引起相应的应力场。
而重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因,其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。
地应力测量,就是确定拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力状态,这种测量通常是通过多个点的量测来完成的。
地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。
地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用,所以地应力研究是当前国际采矿界上的一个前沿性课题,近几十年来,世界上许多国家均开展了地应力的测量及应用研究工作,取得了众多的成果。
随着矿区开采现代化进程的不断提高和开采深度的不断增加,对矿区所处的地质条件和应力环境提出了更进一步的要求。
查明矿区深部煤炭资源的开采地质条件和应力环境,为深部矿井的设计、建设和生产提供更加精细可靠的地质资料和数据,以便采取有效技术手段和措施,避免和减少灾害的发生,是实现矿井安全高效生产的重要保障。
地应力是引起采矿工程围岩、支架变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力,在诸多的影响采矿工程稳定性因素中,地应力是最重要和最根本的因素之一。
准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析和计算,矿井动力现象区域预测,实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。
采矿规模的不断扩大和开采深度的纵深发展,地应力的影响越加严重,不考虑地应力的影响进行设计和施工往往造成露天边坡的失稳、地下巷道和采场的坍塌破坏、冲击地压等矿井动力现象的发生,致使矿井生产无法进行,并经常引起严重的事故,造成人员伤亡和财产的重大损失。
地应力的直接测量法
地应力的直接测量法包括下面几种方法:
1. 地应力测量仪器:使用地应力测量仪器直接测量地下的应力。
这些仪器通常是通过在地下钻孔中放置应变计或应力计来测量地应力。
这种方法可以提供准确的地应力数据,但需要进行钻孔操作,费用较高。
2. 爆炸法:通过在地下设置炸药并引爆,测量地表上的应力波传播速度和振动特征来推断地下的应力。
这种方法相对简单,但需要进行炸药操作,安全风险较高。
3. 岩石力学试验:通过进行岩石力学试验,测量岩石的弹性模量、抗拉强度、抗压强度等参数,从而间接推断地应力。
这种方法需要采集岩石样本进行实验室测试,适用于岩石层较浅的地区。
4. 岩石应变测量:通过在地下岩石体内放置应变计,测量岩石的应变变化来推断地应力。
这种方法需要进行钻孔操作,并需要考虑岩石体的应变计的选择和安装位置。
这些方法各有优缺点,选择合适的方法需要考虑实际情况和研究目的。
地应力测量的方法及原理嘿,咱今儿个就来聊聊地应力测量这档子事儿!你知道吗,这地应力就像是大地的“情绪”呢!那怎么才能知道大地的“情绪”是啥样呢?这就得靠各种测量方法啦。
先来说说水压致裂法吧。
这就好比给大地来个特殊的“按摩”,通过向钻孔里注入高压水,让岩石产生裂缝,然后就能根据压力啥的推算出地应力啦。
你说神奇不神奇?就好像我们能从一个人的表情和动作去猜他心里在想啥一样。
还有应力解除法,这就像是给大地“松松绑”。
先在岩石上安装各种测量仪器,然后把周围的岩石一点点去掉,这时候测量仪器的数据就会发生变化,根据这些变化就能知道地应力啦。
这多有意思呀,就像我们去掉身上的一些束缚后,会感觉轻松很多,而这种轻松的状态是可以被察觉到的。
那空心包体应变计法呢,就像是给大地戴上了一个特殊的“手环”,可以时刻监测它的“情绪波动”。
通过这个“手环”收集的数据,就能知道地应力的具体情况啦。
这些方法各有各的妙处,各有各的用处。
它们就像是探索大地秘密的钥匙,能让我们更了解我们脚下的这片土地。
你想想,如果我们不了解地应力,那在进行一些工程建设的时候,会不会就像闭着眼睛走路一样,容易出问题呀?所以说,地应力测量可太重要啦!就好比盖房子,如果不知道地下的情况,房子盖起来可能就不牢固,说不定哪天就出问题了呢。
而有了地应力测量,我们就能提前做好准备,让一切都稳稳当当的。
而且呀,这些测量方法可不是随随便便就能用的,得专业的人来操作呢!他们就像是大地的“医生”,通过各种手段来诊断大地的“健康状况”。
咱再回过头来想想,这大地的“情绪”还真是复杂呢,要想准确测量出来可不容易。
但人类的智慧就是这么厉害,总能想出各种办法来应对。
所以说呀,地应力测量这事儿,真的是既有趣又重要呢!咱可不能小瞧了它,它可是关系到很多大工程的安全和稳定呢!你说是不是?。
地应力及其测量原理地应力是指地壳内部受到的力的情况,是地壳变形和破裂的重要因素。
地应力的测量原理主要有古应力法、浅层应力法、深部应力法和孔隙压力法等。
古应力法是通过分析岩石中保存的古代应力信息,推断出地下岩层的应力状态。
岩石中保存的古代应力信息主要有构造岩浆岩的变形特征、断层的形态及断层面上的应力痕迹等。
通过对这些古代应力信息的研究,可以了解地下岩层的应力分布特征和变化规律。
浅层应力法是通过测量地表上的地壳应变,进而推导出地下岩层的应力状态。
测量地壳应变的方法主要有测量地表沉降、测量地表水位变化和测量地震波的传播速度变化等。
通过测量这些地表变化的参数,可以计算出地下岩层的应力状态。
深部应力法是通过对地下岩层应力的直接测量,来了解地下岩层的应力状态。
深部应力测量常用的方法主要有测量地区应力差和测量钻井中的岩层应力等。
测量地区应力差的方法是通过分析地震波的传播路径和速度差异来推导地壳内应力的分布,从而计算出地下岩层的应力状态。
测量钻井中的岩层应力则是通过在钻井过程中使用测力器测量地下岩层的应力情况。
孔隙压力法是通过测量地下岩体中的孔隙压力来推导地下岩层的应力状态。
孔隙压力是指地下岩体内孔隙中的水或气体的压力,可以通过测量地下水位、测量浅孔压力和测量深孔压力等方法来获得。
通过计算这些孔隙压力的变化规律,可以推导出地下岩层的应力状态。
总的来说,地应力的测量主要有古应力法、浅层应力法、深部应力法和孔隙压力法等方法。
这些方法各有特点,可以通过综合运用来获得地下岩层应力状态的全面信息。
地应力的测量对于地下工程的设计和地震研究等具有重要的科学意义和工程价值。
地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔,然后向封隔段注入高压流体,从而确定原位地应力的一种方法。
水压致裂法的2种方法试验设备相同,都有封隔器、印模器,使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。
常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来,假定钻孔轴向为1个主应力方向,岩石均质、各向同性、连续、线弹性,采用抗拉破坏准则,在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝,其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。
在构造作用弱和地形平坦区,垂直孔所测结果可代表2个水平主应力,垂直应力约等于上覆岩体自重,裂缝方位为最大水平主应力方位。
HF法测试周期短,不需要岩石力学参数参与计算,适合工程初勘阶段,不需试验洞,可进行大深度测量,是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。
通过对HF法的改进,德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m处已成功获得了地应力资料。
HF法是一种平面应力测量方法,为获得三维应力,YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量,我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。
但研究表明,当钻孔轴向偏离主应力方向,其结果就有疑问,要精确获得三维地应力较困难。
为此,文献[7]基于最小主应力破坏准则,对3孔交汇HF法测试理论进行了完善,其有助于提高测量结果的计算精度,但还有待足够的测量数据来验证。
原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展,其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。
HTPF法假定裂隙面是平的,且面上应力一致。
对于深孔三维地应力直接测量,HTPF 法可进行大尺度的地壳地应力测试,很有发展前途。
HTPF法同HF法相比,假设少,不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力,在单孔中便可获得三维地应力。
但用HTPF法测试费时,且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。
2.套钻孔应力解除法套钻孔应力解除法根据解除方式和传感器的安装部位分为探孔应力解除法、孔底应变解除法和孔壁切割解除法。
地应力方向测试标准一、测试目的地应力方向测试的目的是确定地应力场中最大主应力、最小主应力的方向,为地质灾害的预防和工程设计提供重要依据。
二、测试原理地应力方向测试通常采用应力解除法进行。
该方法通过在岩体表面钻孔,并在孔内安装应力传感器,测量岩体在孔底的应力变化情况。
根据测量结果,可以确定地应力场的主应力方向。
三、测试步骤1. 选取测试点,确定测试位置。
2. 在测试点进行钻孔作业,孔深根据实际需要确定。
3. 在钻好的孔内安装应力传感器,并确保传感器与孔壁紧密接触。
4. 连接数据采集系统,对传感器进行初始化。
5. 进行应力解除试验,记录应力变化数据。
6. 对采集到的数据进行处理和分析。
四、数据处理及分析1. 对采集到的应力变化数据进行整理,提取最大主应力、最小主应力的方向。
2. 利用统计方法对测试结果进行分析,得出地应力场的主应力方向分布规律。
3. 根据分析结果,制定相应的工程措施或地质灾害防治方案。
五、测试结果应用1. 工程设计:根据地应力方向测试结果,合理规划工程设施的布局和结构形式,避免与地应力场发生冲突,提高工程设施的安全性和稳定性。
2. 地质灾害防治:根据地应力场的主应力方向分布规律,制定针对性的地质灾害防治措施。
例如,在断裂带附近应着重防范地震灾害,在地形切割强烈的地区应防范滑坡等地质灾害。
六、测试报告编写1. 测试报告应包括以下内容:测试目的、测试原理、测试步骤、数据处理及分析结果、测试结果应用建议等。
2. 测试报告应简明扼要,重点突出,易于理解。
报告中的数据应准确、清晰,分析结论应客观、中肯。
3. 测试报告应按照规范格式进行编写,包括封面、目录、正文等内容。
报告的格式应统一、规范,以便于存档和查阅。
七、测试质量要求1. 测试点选取要具有代表性,能够反映地应力场的整体特征。
测试点数量应根据实际需要确定,但不应少于三个。
2. 应力传感器安装要牢固,与孔壁紧密接触。
传感器应具有良好的稳定性和灵敏度,能够准确反映应力变化情况。
地应力测试方法范文一、直接测量法直接测量法是通过测量地层中的地应力来推断地应力状态的方法。
该方法的主要仪器是地应力仪器(如测斜仪、井下探测仪等),常用于孔隙压力、地下水动力学性质的研究。
1.测斜仪法测斜仪法是测定地层应力状态的常用方法之一、该方法通过测量孔眼中绕钻孔轴线的方向偏差,进而推算出应力状态。
测斜仪通常由测斜体、引线和显示零件组成,具有高精度、便携和易于实施的特点。
2.地下水压力测量法地下水压力测量法是通过测量地下水压力来推断地应力状态的方法。
该方法主要应用于地下水动力学性质的研究。
通过在钻孔中安装测水压设备并实时测量地下水压力,可以推算出地应力状态。
二、应变测量法应变测量法是通过测量地下岩体中的应变来推断地应力状态的方法。
其主要仪器为应变仪器(如应变计、压力计等)。
应变测量法的优点是能够较直接地获取地下岩层的力学性质,并能够推断地层中的高低应力区。
1.应变计测量法应变计测量法是通过测量地下岩体中的应变变化来推断地应力状态的方法。
常见的应变计包括电阻式应变计和光弹性应变计。
应变计分为直接应变计和间接应变计两类,具有灵敏度高、应变范围广等特点。
2.压力计测量法压力计测量法是通过测量地下岩石中的压力变化来推断地应力状态的方法。
常见的压力计有沉静孔隙水压力计、曲奇应变片动态压力计和碳电极蠕变应变计。
压力计法主要应用于岩石力学性质研究和地下工程中的监测。
三、地震法地震法是通过地震波的传播和反射特性来推断地层中的地应力状态的方法。
这种方法的优点是可广泛适用于大区域的应力研究,且可以进行三维或四维应力分析。
1.地震勘探法地震勘探法是通过地震波的传播和反射特性来推断地层中的地应力状态,使用地震仪器进行地面或井孔上的测量。
该方法主要用于地震工程中的应力分析和地下结构物的合理布置。
2.岩石应力应变试验法岩石应力应变试验法利用地震波的传播和反射特性测量地下岩石中的应力应变状态。
试验方法可以是动态试验或静态试验,包括斜拉试验、压缩试验和剪切试验等。
地应力测量方法地应力测量方法地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔,然后向封隔段注入高压流体,从而确定原位地应力的一种方法。
水压致裂法的2种方法试验设备相同,都有封隔器、印模器,使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。
常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来,假定钻孔轴向为1个主应力方向,岩石均质、各向同性、连续、线弹性,采用抗拉破坏准则,在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝,其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。
在构造作用弱和地形平坦区,垂直孔所测结果可代表2个水平主应力,垂直应力约等于上覆岩体自重,裂缝方位为最大水平主应力方位。
HF法测试周期短,不需要岩石力学参数参与计算,适合工程初勘阶段,不需试验洞,可进行大深度测量,是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。
通过对HF法的改进,德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6 000 m和9 000 m 处已成功获得了地应力资料。
HF法是一种平面应力测量方法,为获得三维应力,YMizutaI和M KuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量,我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。
但研究表明,当钻孔轴向偏离主应力方向,其结果就有疑问,要精确获得三维地应力较困难。
为此,文献[7]基于最小主应力破坏准则,对3孔交汇HF法测试理论进行了完善,其有助于提高测量结果的计算精度,但还有待足够的测量数据来验证。
原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展,其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。
HTPF法假定裂隙面是平的,且面上应力一致。
对于深孔三维地应力直接测量,HTPF法可进行大尺度的地壳地应力测试,很有发展前途。
HTPF法同HF法相比,假设少,不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力,在单孔中便可获得三维地应力。
但用HTPF法测试费时,且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。
地应力测量方法范文地应力是指地壳内部的应力状态,是地壳变形和地震活动的重要原因之一、测量地应力对于地质灾害预测和地下工程设计都具有重要意义。
目前常用的地应力测量方法主要有三种:地应力拗杆法、导电测应力法和微震测应力法。
地应力拗杆法是一种传统的测量方法,通过在地下植入测量杆来测量地应力。
测量杆通常使用金属材料制成,一般长度为50-100米。
在测量杆上设置有应变计和伸缩计等传感器,用于测量地应力的垂直和水平分量。
该方法的优点是测量结果精度高,可靠性好,并且可以长期连续监测地应力的变化。
导电测应力法是通过测量地下岩石的电导率变化来推断地应力状态的一种方法。
地下岩石的电导率受地应力的大小和方向的影响,通过测量地下岩石的电导率,可以间接推断地应力的大小和方向。
该方法的优点是测量设备简单,价格相对较低,但是需要进行复杂的实验室分析。
微震测应力法是通过测量地下微震活动的特征来推断地应力状态的一种方法。
地球内部的应力会导致地壳的变形和地震活动,不同的地应力状态会导致不同频率和能量的微震事件。
通过分析地下微震活动的特征,可以推断地应力的状态。
该方法的优点是测量设备简单,无需植入任何测量杆,但是需要对微震活动进行长时间的监测和分析,且结果的准确性有一定的误差。
综上所述,地应力测量是地质学和地震学等领域的重要任务之一、地应力的测量可以通过地应力拗杆法、导电测应力法和微震测应力法等方法来实现。
每种方法都有其优缺点,可以根据具体应用需求选择不同的方法。
未来随着科学技术的发展,地应力测量方法也将不断更新和改进,提高测量结果的准确性和可靠性。
地应力大小测定标准《地应力大小测定标准,你了解多少?》嘿,各位小伙伴们!你们知道吗?在我们生活的这个地球上,地应力就像是隐藏在地下的神秘力量,时刻影响着我们的大地。
如果把地球比作一个巨大的舞台,那地应力就是幕后的神秘导演,操控着一切!而地应力大小的测定标准,那可绝对是重中之重啊!不搞懂这个,就好像在黑暗中摸索,随时可能摔得鼻青脸肿!一、“应力探测器:寻找神秘力量的神器”在这个小标题下呀,我们得说说用于测定地应力的各种仪器和设备,就像侦探寻找线索的神器一样!“嘿,这些应力探测器可都是寻找地应力的超级英雄啊!”它们能够精准地捕捉到地应力的蛛丝马迹。
就好比指南针能指引方向,这些探测器就是我们探索地应力世界的指南针!比如水压致裂法,就像是一个神奇的魔法棒,能把地应力的秘密给揭示出来。
通过向钻孔内注入高压水,让岩石破裂,从而测定地应力的大小,是不是很绝绝子!二、“数据魔法师:变杂乱为有序”接下来就是数据处理啦!“哇塞,数据魔法师要登场啦!”测定得到的数据就像一堆杂乱无章的拼图,而我们的数据魔法师们要把它们整理得井井有条。
他们运用各种算法和模型,把那些看似毫无头绪的数据变得有意义。
这就好像是把一堆乱麻理成一根根整齐的线,厉害吧!比如最小二乘法,就像是一个神奇的整理大师,能把那些分散的数据点拟合出一条漂亮的曲线,让我们对地应力的大小有更准确的认识。
三、“误差大作战:打败那些调皮的家伙”哎呀呀,误差可是个调皮的家伙,总是想捣乱呢!“哼,我们可不会让误差这个小捣蛋得逞!”在测定地应力大小时,误差就像一只小怪兽,时不时地冒出来捣乱。
我们要和它展开一场激烈的大作战!采取各种措施来减少误差,让测定结果更加可靠。
就像打游戏升级一样,不断提升我们的技能,把误差这个小怪兽打得落花流水!比如多次测量取平均值,就像是给数据穿上了一层坚固的铠甲,抵御误差的攻击。
四、“标准守护者:捍卫地应力的尊严”最后啊,就是要确保我们始终遵循测定标准啦!“嘿,我们是标准的守护者,绝不允许任何违规行为!”这些标准就像是地应力世界的宪法,我们必须严格遵守。
地应力测量方法目前,我所地应力测量主要采用四种方法进行,分别为基于钻孔的深孔套芯解除法、深孔水压致裂法和基于岩芯的差应变法、滞弹性恢复法。
其中套芯法测试精度最高,水压致裂法次之,但套芯法测试周期长,建议根据项目需求选择合适地段进行测试。
几种测试方法可以联合使用,综合比对各种方法的测试结果,最终确定测试钻孔的地应力状态及规律。
一、实验参数①深孔套芯解除法应变、弹性模量②深孔水压致裂法应力③岩芯的差应变法声波波速、应力④岩芯的滞弹性恢复法应变、时间二、实验仪器设备及技术参数①深孔套芯解除法2006型-深孔套芯地应力测量仪是中国地质科学院地质力学研究所研制的深孔专用地应力测量仪(实物见图2和图3),包括井下专用空心包体探头和井下应变记录仪,另外还有配套的井下专用安装工具,在青藏铁路沿线、南水北调西线和西气东输等国家重大工程中得到应用。
图2 中国地质科学院地质力学研究所2006型-深孔套芯地应力测量仪a bc图3 井下应变记录仪(深孔型外壳为无磁不锈钢)a.井下应变记录仪操作面板;b.36Ф全应力测量探头;c. 井下应变记录仪分解图KB-2006-J型井下专用空心包体探头,是我所获地质部科技成果一等奖的KX-81型空心包体全应力计的基础上改进发展的全应力测量探头,12个120Ω箔式应变片(三组90°、0°、±45°应变花,呈径向120°排列),一次测量即可获得该点的三维应力。
水下胶为丙烯酸树脂或可水下低温固化的双组份环氧树脂两种,下井前配好,适应期2小时。
KB-12-J型深孔应变仪是超小型智能化数字仪器,是我所研制的钻孔专用定时记录式微型应变仪,采用目前最先进的msc1200微处理器芯片和Flash存贮器及独立知识产权的电子开关技术研制开发的技术先进、方便实用的智能数字应变仪。
主要特点是:①外壳采用高强度不锈钢和高强度钢化玻璃视窗,端面密封圈防水结构耐静水压40MPa;②独立微功耗电子定时器,可按事先设定的时间定时启动主机,一次充电可在井下定时待机数月,连续采集工作时间>20小时;③1秒~12小时采集控制时间间隔;④RS232C接口可以实现事后通讯,事后回访主机为PC机或笔记本电脑,简明快捷的人机对话窗口,利用主机或PC双向设置控制;⑤理想实用的PC处理软件--多点曲线实时显示同时生成数据文件,σ-ε曲线自动生成。
地应力测试的方法我折腾了好久地应力测试这事儿,总算找到点门道。
说实话,地应力测试一开始我也是瞎摸索。
我先试过水压致裂法。
这方法就像是给地壳里的岩石做个特殊的水压冲击试验。
当时啊,我们在选定的测试钻孔里使劲泵水,增加水压,一直到岩石裂开。
可这里面学问大着呢。
一开始我没掌握好泵水的速度和压力变化的监测频率,结果得到的数据那叫一个乱啊,根本没法准确反映地应力状态,这可真是个失败的教训。
后来我搞清楚了,这个泵水速度得均匀稳定,就跟我们平时给花瓶浇水,水流得稳定一点才能把水量控制好一样。
监测压力变化得特别频繁,眼睛得死死盯着仪器读数,就像看自己网购的快递进度一样紧盯着数据变化。
还有应力解除法。
这个方法有点像给被禁锢的石头松绑。
我们要在岩石里钻孔,然后在孔底或者孔壁上安装应力计之类的设备,再接着把周围的岩石一层一层地剥掉,解除它原来受到的应力,然后看应力计的变化读数。
我在钻孔的时候就遇到问题了,钻的角度稍微偏一点都不行。
有一次我没太注意这个,钻歪了点儿,结果应力解除就不完全,测试出来的数据偏差特别大。
经过那次失败,我才知道钻孔角度就得像瞄准射击一样精准才行。
再就是声发射法。
这个其实是利用岩石受到应力作用时产生的声发射信号来判断地应力情况。
我用这个方法的时候实验环境可得好好控制。
周围不能有太多其他嘈杂的声音,就像你要听很细小的声音比如针掉地上那种,必须周围得安静一样。
如果环境噪声太大,那些岩石声发射信号就会被盖住,就无法准确测出来应力了。
这些都是我尝试地应力测试实实在在的经历,希望对你们要是做类似的测试有点帮助,如果有更好的方法或者我的说法有不对的地方,也欢迎一起讨论啊。