地应力测量方法

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!。

地应力主要测试方法总结摘要：本文总结了目前使用较为广泛的26种地应力测试，并对这些方法的基本原理做了简要介绍。

这26种方法按照数据源途径可以分为5大类，分别为基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理学方法以及基于地下空间的方法。

最后文章对这些方法进行了的优缺点和适用范围进行了分析对比。

蓄存在岩体内部未受到扰动的应力称之为地应力，地应力可以分为两类，原地应力和诱发应力，而原地应力主要来自五个方面:岩体自重、地质构造活动、万有引力、封闭应力和外部荷载。

地应力具有多来源性且受到多种因素的影响，因此地壳岩体地应力分布复杂多变。

从海姆假说认为“岩体中赋存的应力近似为静水压力状态，且等于上覆岩体自重”到金尼克假说认为“垂直应力等于上覆岩体自重，水平应力等于岩体泊松效应产生的应力”，人们对岩体应力的认识逐步提高，并利用实测数据否定了以上两种假说。

社会发展的需求直接催生了大量地应力测试和估算方法，而这些方法的发展又进一步促进了人类社会的基础设施建设、资源和能源开发。

随着人类对能源和矿产资源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅部矿产资源日益减少，国内外矿山都相继进入深部资源开发状态，而深部开采中遇到的“三高”问题(高地应力、高地温、高水压) 将成为深部开采岩体力学研究中的焦点和难点问题。

准确确定深部开发空间区域的原地应力状态是解决以上难题的必要途径之一，这就需要进行地应力测试方法和技术的研究。

从地应力概念提出至今，各国科学家提出了数十种地应力测试方法，将其按照数据来源进行归类，大概可以分为五大类:基于岩芯的方法、基于钻孔的方法、地质学方法、地球物理方法( 或地震学方法)、基于地下空间的方法。

下面将对各种方法的测试原理和方法发展的脉络作一些简要介绍，表1包括了目前认可程度和使用范围较广的各种方法.表1 原地应力测试和估算方法汇总1 基于岩心的方法1.1 非弹性应变恢复法非弹性应变恢复法(ASR)是通过测量现场从井孔取得的定向岩芯与时间相关的应变松弛变形来反演原地应力场方向和量值的一种方法。

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。

06地应力测量及计算地应力是指地壳内部的应力状态。

测量和计算地应力是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、本文将介绍地应力的测量方法和计算方法。

地应力测量方法主要有三种：地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。

地应力测量仪是一种常用的测量地应力的方法。

它通过在地下埋设一根压力计，测量地应力的大小和方向。

常用的地应力测量仪有压力孔测量仪、普鲁茨钻杆测量仪和磁性差压计。

压力孔测量仪是一种通过安装于孔底的支撑杆和压力计来测量地应力的方法。

普鲁茨钻杆测量仪是一种通过在孔内装置一个强弹簧的测量仪器，通过测量弹簧的变形来推断地应力的大小和方向。

磁性差压计是一种通过测量磁场的变化来推断地应力的方法。

另一种常用的地应力测量方法是孔隙压力测量仪。

它是一种通过在井孔内测量孔隙压力变化来推断地应力的大小和方向的方法。

这种测量方法一般适用于石油地质勘探和地震地质研究。

它通过在井孔内安装一根测井电缆和压力传感器来测量孔隙压力变化，然后通过杨氏模量和泊松比等参数来计算地应力的大小和方向。

地关锚力计是一种通过测量地下锚杆的受力情况来推断地应力的大小和方向的方法。

它通过在地下锚杆上安装应变测量装置和载荷传感器来测量地区承受的力的大小和方向。

地关锚力计主要用于矿山、隧道和岩土工程领域。

地应力的计算方法有两种：经验计算法和数值计算法。

经验计算法是根据经验公式和经验数据来计算地应力的大小和方向。

常用的经验公式有Kirsch公式、帕斯卡公式和修正Bjerrum公式。

这些公式基于土岩力学理论和实际工程经验推导出来，可以快速计算地应力的大小和方向。

数值计算法是通过建立地应力的数值模型来计算地应力的大小和方向。

常用的数值计算方法有有限元法、有限差分法和边界元法。

这些方法可以利用计算机进行计算，通过建立地下的有限元网格或差分网格来模拟地下结构和地应力，从而计算地应力的大小和方向。

综上所述，地应力的测量和计算是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、地应力的测量方法主要包括地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。

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。