空心包体式钻孔三向应变计地应力测量的研究

对空心包体式钻孔三向应变计的地应力测量方法进行了系统的研究,推导了资料整理的计算公式.对应变片并非直接粘贴在钻孔岩壁上而引入的修正系数Ki和各因素对它的影响以及由它的误差所导致的测量误差,进行了分析.     

空心包体式钻孔三向应变计测试技术探讨

探讨了澳大利亚CSIRO型空心包体式钻孔三向应变计的测量技术,重点介绍了测量元件应变片的布置形式和利用围压加载试验成果修正原始解除应变实测值的方法。对解除应变实测值的修正提出了具体方法,由修正后的解除应变推算的地应力实测值更精确。在三峡工程永久船闸开挖完成后岩体应力动态变化测量中,具体分析了测量元件应变片黏贴部位和角度的误差所引起的地应力实测值的误差,具体实施了对解除应变实测值的修正,实测的岩体应力动态变化更符合工程实际情况。     

围压试验在空心包体式应变计地应力测量中的作用

围压加载试验是空心包体式钻孔三向应变计地应力测量中配套进行的一种重要试验。详细推导了围压加载试验测定弹性常数的计算公式，并且利用它的试验成果对解除应变值进行修正，使地应力实测成果的可靠性更高，附有实例。     

地应力测量应变值检验及应变计最佳布片方式

根据三维地应力测量的理论公式,推导出空心包体应变计在一定的布片方式下应变测值间的内在关系式,并由此提出了应变测值的直接检验法及应变计的最佳布片方式。通过实例检验,证明该方法是可行的。     

空心包体应变计测量精度问题

空心包体应变计已在国内外地应力测量中得到广泛的应用。然而目前国内在使用空心包体应变计的测量结果计算地应力场的过程中存在着一些不可忽视的问题，这些问题与使用者对空心包体应变计的理论基础和工作原理缺乏认识有关。而这些问题的存在将大大影响地应力测量计算结果的可靠性和准确性。本文提出了有关问题并给出了解决这些问题的有效技术和方法。     

关于影响空心包体应变计地应力测量精度若干因素的讨论

空心包体应变计法测量地应力较其他地应力测量方法具有精度高、一次可测得三维应力的特点。蔡美峰教授对测量探头进行改进对最初的围压率定公式进行修正，大大提高空心包体地应力测量的精度。但是目前，空心包体地应力测量在实际操作、电路情况、温度变化以及率定公式等方面仍然存在一些误差。通过对国内目前使用的两种空心包体应变计探头在测量电路和温度补偿方面产生误差的大小和原因进行综合比较、分析，指出13线探头在电路方面产生的误差较小，而15线探头在温度补偿方面性能更优。详细分析目前使用的围压率定修正公式，指出蔡美峰教授推导的围压率定修正公式虽然较最初的率定公式在精度上有很大提高但未考虑树脂层受压产生抗力的影响，因此与实际情况也存在一定出入，并推导了完整形式的公式。     

红透山铜矿地应力测量及其分布规律研究

红透山铜矿是国内最深的金属矿山之一，岩爆灾害具有典型性。为了解矿区应力状态及分布特征，开展了应力实测工作，应用空心包体应力解除法进行应力测量。通过现场实测获得该矿区5个中段8个测点的三维应力状态，最大主应力方向为NNW-NW，最大主应力值随深度基本呈线形增大，且-767m中段不同部位应力值有所变化，最大主应力值可达50MPa左右。     

地应力测量中温度补偿方法的研究

许多地应力测量技术和仪器使用电阻应变片作为传感元件,温度补偿是影响该类仪器工作性能的重要因素.传统的温度补偿片方法效果很差,本文介绍了一套新的技术和系统,可以实现非常有效的温度补偿,从而基本上消除温度变化对测量结果的影响,大幅度提高测量精度.     

基于双温度补偿的瞬接续采型空心包体地应力测试技术研究

为满足地应力精确测量和长期监测的技术发展要求,基于空心包体应变计地应力测量技术,通过对采集电路稳定性、完全温度补偿技术数字化及复杂环境下装备适应性进行研究,开发出具有瞬时采集、断电续采功能的前端数字化采集系统。基于温度自补偿技术及双温度补偿设计实现完全温度补偿技术在前端数字化型空心包体应变计地应力测量中的应用。室内标定试验和现场测试数据显示,双温度补偿技术对原温度补偿算法数据的修正量达到15%。采用围压率定法和真三维地应力试验台进行模拟现场条件的室内测试,结果显示数据真实反映空间应力变化。在3组现场地应力测量中,应变数据真实反映解除过程的岩芯缺陷、构造扰动、温度变化影响及解除应力演化过程,双温度影响修正应变值分别为64,86με。在温度强扰动条件下,通过双温度补偿算法修正,数据稳定性仍然达到了30 min内数据波动幅度小于5με的标准。双温度补偿算法的瞬接续采型前端数字化空心包体应变计地应力测量技术在室内试验和现场测试中均表现了良好的测试精度和采集系统稳定性。     

在单钻孔中水压致裂法的三维地应力测量

 提出了利用钻孔中原生裂隙的重张试验, 在单钻孔中进行水压致裂法的三维地应力测量的原理和方法。对利用原生裂隙的重张试验及其与完整岩体段常规压裂试验相结合的两种基本情况, 推导了计算公式, 可操作性很强。     

深孔空心包体法地应力测量仪及其应用实例

 介绍用于深孔地应力测量的深孔空心包体法地应力测量仪的组成结构及辅助工具,并给出该仪器的应用实例。传统的应力解除仪器只适用于浅孔,不适用于深孔。深孔空心包体地应力测量仪将原来井上应变仪、井下空心包体应变计、电子罗盘等集成于一体,制成无电缆微型探头,测量时将微型探头安装到孔内预定位置进行测量。用该仪器在上海市浦东地震监测中心张江观测孔进行实际应用,获得365和385 m深处的三维地应力实测数据,测量结果显示张江观测孔最大主应力近水平,方向为近EW向,最大主应力值为8. 5～9.0 MPa,最小主应力近于铅直,大小与上覆岩层压力相近。实测表明深孔空心包体地应力测量仪适用于深孔三维地应力测量。     

高地应力下岩石的真三轴试验研究

通过真三轴试验模拟高地应力条件下地下工程开挖引起的复杂的应力路径的演化。在设定的加载方式下，针对拉西瓦新鲜花岗岩的试验结果表明：当卸载最小主应力时，岩石发生回弹变形，声发射计数率比卸载前显著增加，增加的幅度随中间主应力的增加而逐渐提高。岩石的应力一应变关系为弹脆性，峰值强度随中间主应力的增加有所提高，峰值强度的提高值与中间主应力的比值随中间主应力的提高逐渐减小。声发射计数率峰值与应力水平有关，峰值的次数与破坏后主裂缝的条数相对应。最后，分析了岩石的破坏机制。     

横观各向同性岩体孔径变形法的三维地应力分析计算

根据各向异性弹性理论的复变函数方法 ,导出了远处加载时横观各向同性岩体孔周径向位移的理论公式 ,结合孔径变形法地应力量测特点 ,建立了横观各向同性岩体三维地应力计算理论 ,并开发了相应的计算分析软件 ,给出了一个典型算例     

水压致裂法地应力测量的校核和修正

研究了水压致裂法地应力测量的经典理论,对不完全符合实际的钻孔轴向与主应力方向一致的假定和所采用的最大单轴拉应力破裂准则,进行全面的分析和研究,提出了对实测成果进行校核和修正的建议,推导了具体计算公式,并附有实例。     

土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统的精度分析

针对已研发的土工三轴试验试样全表面变形数字图像测量系统,从系统误差和随机误差两方面分析各可能的误差来源,并从系统误差修正和试验环境改善两方面着手消除或减小误差。以具代表性的饱和无黏性土三轴排水剪切试验为例,通过由图像测量系统所测得的试样变形结果与传统手段观测结果的对比,讨论图像测量系统用于三轴试验的合理性。进一步给出一种应变测量精度检定方法:以静态应变测试仪所测得的试样应变为"真值",将图像测量系统所测得的应变值与应变"真值"作比较,通过大量试验数据,统计出本图像测量系统的误差,进而给定了图像测量系统的实际测量精度为4×10-5。同时还比较体积应变的测量结果。     

深圳抽水蓄能电站地应力测试分析及其在地下硐室设计中的应用

为确定深圳抽水蓄能电站高压隧洞以及地下厂房围岩应力状态,利用应力解除法以及水压致裂法进行地应力对比测量,并通过有限元回归分析,预测包括重要工程部位在内的整个工程区岩体应力分布。最后从地应力角度,讨论地下厂房的轴线选择和高压隧洞衬砌设计方案。     

三轴试样径向变形激光量测系统的改进

 利用激光光电检测技术和高精度位置敏感探测器(PSD)的优点,对三轴试样径向变形的激光量测系统进行相关改进。共做了3个方面的改进工作：(1) 将圆形压力室改为方形压力室,可解决光垂直入射时发生的光线偏折现象。(2) 由于原系统使用1个PSD,无法解决三轴剪切试验中试样容易发生偏心的问题,使用2个PSD分别对试样径向左右两侧进行量测,可提高量测的精度。(3) 将控制传感器升降的微动机械控制单元的普通电机转换成由计算机指令控制的步进电机,每一行程都能回到同一初始位置。运用该套系统对标准件、压力室中的标准件和压力室加水的标准件进行标定,得出电信号变化与直径变化的函数关系,并对饱和含黏砂土试样进行固结试验,将测试结果同计算结果相比较,证明该套系统测试三轴试验试样的体变结果较为可靠。该系统可用于研究三轴试样的局部变形和端部约束等问题,并对当前土体本构关系中的应变局部化、剪切带形成以及非饱和土体变量测等方面也有比较广泛的应用前景。