地应力及其测量原理

声发射测量地应力的原理及方法一、声发射测量地应力的原理。

1.1 基本概念。

地应力呢，就是存在于地壳中的应力。

这就好比是大地内部有一股隐藏的力量，在默默地影响着周围的一切。

声发射呢，简单来说就是材料在受到应力作用时，内部会释放出弹性波的现象。

这就像是材料在压力下发出的“小抱怨”，不过这个“小抱怨”可是能被我们捕捉到的。

1.2 原理阐述。

当岩石等地质材料受到地应力的作用时，内部结构会发生变化，就像你用力挤压一个东西，它里面的结构会变形一样。

这种结构变化会导致声发射现象的产生。

而且呀，地应力越大，声发射的活动往往就越频繁、强度也可能越大。

这就好比人压力越大，可能抱怨得就越厉害。

我们就是通过检测声发射的这些特征，像频率啊、强度之类的，来反推地应力的大小和方向。

这就像是从一个人的抱怨声中判断他到底承受了多大的压力以及压力来自哪个方向。

二、声发射测量地应力的方法。

2.1 传感器布置。

首先得把声发射传感器布置好。

这就像在战场上布置侦察兵一样，要选择合适的位置。

传感器要放在能准确接收到声发射信号的地方。

不能随随便便乱放，要是放得不好，就像侦察兵站错了岗，那可就获取不到准确的情报了。

一般呢，会根据地质结构的特点、测量的目的等来确定传感器的布置方式。

有时候可能是在岩石表面均匀分布，有时候可能要针对某个特定的区域重点布置，这得具体情况具体分析，不能“一刀切”。

2.2 信号采集。

传感器布置好了之后，就要采集声发射信号了。

这个过程得小心翼翼的，就像在收集宝贝一样。

采集到的信号可能会有很多干扰因素，就像在嘈杂的市场里听人说话，得把那些杂音去掉，才能听到真正有用的信息。

这就需要采用一些滤波等技术手段，把那些无关的信号过滤掉，只留下与地应力相关的声发射信号。

2.3 数据分析。

采集到信号之后，就是数据分析了。

这可是个技术活，就像侦探分析线索一样。

要从采集到的声发射信号中分析出频率、强度、波形等特征。

然后根据这些特征，运用相关的理论和经验公式，来计算地应力的大小和方向。

3地应力及其测量原理解析地应力是指地球内部岩石受到的力。

地应力是大地构造活动的重要因素，它对岩石变形、断裂产生重要影响。

了解地应力的分布及其大小对地质灾害预测和地下工程设计具有重要意义。

本文将探讨地应力及其测量原理。

地球内部的岩石受到的力主要有三个方向的应力，即水平应力、垂直应力和剪切应力。

水平应力是指岩石受到的平行于地表面的力，可以分为水平主应力和水平次应力。

垂直应力是指岩石受到的垂直于地表面的力，也称为垂向应力或竖向应力。

剪切应力是指岩石受到的平行于地表面的剪切力，它是水平主应力和水平次应力的合成力。

测量地应力的方法有很多种，常见的方法有直接法、间接法和综合法。

直接法是指在地下开展实地观测和实验，测量地应力的大小和分布。

这种方法需要精密的仪器设备和专业的人员，成本较高。

直接法主要有压力封、应力计和杨氏圆及其变形规律三类。

压力封是将传感器封装在地下岩石中，通过监测传感器的变形来获得地应力信息。

应力计是一种用于测量地应力的仪器，它通过应用压力给传感器的晶体，在晶体上产生电压信号来测量地应力的大小。

杨氏圆及其变形规律是一种通过岩石的弹性性质和材料参数来推导地应力的方法，它主要通过岩石的横向应变和纵向应变的关系来计算地应力的大小。

间接法是指通过间接测量来推断地应力的大小和分布。

这种方法通过测量岩石的应力释放和地震活动来判断地应力的情况。

间接法主要有岩层位移法、地震法和微观破裂法。

岩层位移法是通过测量岩层的位移来推断地应力，它主要通过岩石剪切带和断层的破碎及位移来判断地应力的大小。

地震法是通过测量地震波的传播速度和波峰时间来推断地应力的情况，它主要通过地震波在地下传播的路径和速度来判断地应力的方向和大小。

微观破裂法是通过观察岩石微观裂纹和破碎情况来推断地应力的大小和方向，它主要通过观测岩石的细微结构和断口来判断地应力的情况。

综合法是指将直接法和间接法相结合来测量地应力。

这种方法利用不同的测量技术和方法相互补充，可以提高地应力的准确性和可靠性。

地应力基本概念及测量方法应力等因素导致岩体具有初始地应力（或简称地应力）是最具有特色的性质之一。

就岩体工程而言，如不考虑岩体地应力这一要素，就难以进行合理的分析和得出符合实际的结论。

岩体应力天然应力是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，称为岩体天然应力或岩体初始应力，有时也称为地应力。

天然应力构成：岩体自重自重应力构造运动构造应力流体作用静水压力梯度，渗流应力其他（低温、地球化学作用）地壳岩体的天然应力状态与人类的工程活动关系极大，它不仅是决定区域稳定性的重要因素，而且往往对各类建筑物的设计和施工造成直接的影响。

比如，地下空间的开挖必然使围岩应力场和变形场重新分布并引起围岩损伤，严重时导致失稳、垮塌和破坏。

这都是由于在具有初始地应力场的岩体中进行开挖所致，因为这种开挖荷载通常是地下工程问题中的重要荷载。

由此可见，如何测定和评估岩体的地应力，如何合理模拟工程区域的初始地应力场以及正确和合理地计算工程问题中的开挖荷载，是岩石力学与工程问题中不可回避的重要问题。

已有的研究和工程实践表明，浅部地壳应力分布主要有如下的一些基本规律：地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时间和空间的函数。

实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量。

水平应力普遍大于垂直应力。

平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，但在不同地区，变化的速度很不相同。

最大水平主应力和最小水平主应力也随深度呈线性增长关系。

最大水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。

地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。

高应力区实践表明，在高应力区，地表、地下工程施工期间所进行的岩体开挖工作，往往能在岩体内引起一系列与卸荷回弹和应力释放相联系的变形和破坏现象，其结果是不仅会恶化地基或边坡岩体的工程地质条件，而且作用的本身有时也会对建筑物造成直接的危害。

地应力及其测量原理地应力是指地壳内部的应力状态，即地表以下的岩石或土层受到的压力和张力合力。

地应力是地球自身重力和地壳活动引起的应力的综合体现，是岩石破坏和地质灾害形成的重要原因之一、测量地应力可以帮助我们了解地下构造和地壳活动的状态，对地质灾害的预测和防治提供科学依据。

地应力的测量原理主要包括以下几个方面：1.深度应力测量原理：深度应力测量是通过矿井、钻孔等地下工程设施进入地下，利用沉重的底板或放置在孔内的量力器来测定地层的垂直压力。

由于加油马达电机下的摩擦力和液流阻力在减小，切油泵的产流量随之增大，也就造成了地面泥齿泵的排泥量急剧下降，再乘以岩石的稳定振荡应力以及摩擦力，就可以得到单位面积处的挠度。

测量结果可用于判断地层的稳定性和地下工程的设计。

2.水平应力测量原理：水平应力测量主要使用部分应变计来测定地下岩石或土壤的水平应力。

部分应变计是一种能够测定岩石应力变化的仪器，通过装置在地下对象上的应变计测量岩石应力的各向异性。

根据测得的变形数据，可以计算出岩石中垂直和水平方向的应力分量。

3.地震波测量原理：地震波测量是通过记录地震波传播过程中的能量损失和传播速度变化来推算地下岩石或土壤的应力状态。

根据地震波的传播速度和能量衰减的规律，可以反演出地下岩石或土壤的应力状态。

4.岩石应力试验原理：岩石应力试验是通过应用压力加载设备施加不同的应力条件，然后记录岩石的变形和破坏过程，从而推算岩石的应力状态。

常用的岩石应力试验方法包括岩心压实试验、真三轴压缩试验等。

总结起来，地应力的测量原理主要有深度应力测量原理、水平应力测量原理、地震波测量原理和岩石应力试验原理。

这些原理可以通过不同的测量方法得到地应力的参数，从而帮助我们了解地下构造和地壳活动的状态，为地质灾害的预测和防治提供科学依据。

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。