[发明专利]基于单一钻孔变形测量确定岩体三维地应力的方法

摘要

本发明公开了一种基于单一钻孔变形测量确定岩体三维地应力的方法，步骤是：A、施工水平试验孔：对试验孔的孔底中心进行磨平；B、孔底应力解除作业：在已磨平的试验孔孔底安装四分量应变丛，得到不同方向的正应变变化值；C、局部壁面解除应力解除作业：在距离孔底的钻孔侧壁上选择一个局部壁面进行打磨处理，测量结束后就得到两组八个不同方向的孔壁正应变值；D、数据整理与分析：结合试验孔孔底和侧壁壁面的应力解除作业获得的不同方向的正应变变化值，获得测点的三维地应力状态。确保测点的地应力测量工作在相对较小的岩体范围内完成，避免因岩体性质的非均质性要素对测量结果的影响，提高了测试成果的可靠性。

主权项

1.一种基于单一钻孔变形测量确定岩体三维地应力的方法，其步骤是：A、施工水平试验孔：在地下巷道内的掌子面或边墙上向岩体内施工一水平试验孔，试验孔孔径选取或试验孔的深度远离巷道围岩的扰动区域之外，对试验孔的孔底中心进行磨平；B、孔底应力解除作业：在已磨平的试验孔孔底安装四分量应变丛，每个应变片相间成45°分布，粘贴在孔底的应变丛固结后，再沿原试验孔进行同心孔施工钻进对孔底的局部壁面进行应力解除作业，试验孔孔底的应力解除深度取试验孔直径的3‑5倍，通过与应变丛相连的应变仪连续记录试验孔孔底的应变变化，待孔底变形稳定后停止钻进作业，得到至少四个不同方向的正应变变化值；C、局部壁面解除应力解除作业：在距离孔底300‑500mm的钻孔侧壁上选择一个局部壁面进行打磨处理，处理完毕后在该局部壁面上粘贴同样的四分量应变丛，局部壁面选择为的圆形，待粘贴的应变丛固结后，采用取芯钻头绕已固化的应变丛沿孔壁径向进行环切钻进以对该局部壁面实施应力解除作业，钻取完整岩芯的长度40‑60mm，通过与应变丛相连的应变仪连续记录应力解除过程中的孔壁壁面正应变变化，待孔壁壁面变形稳定后停止环切钻进作业，得到至少四个不同方向的正应变变化值，为了在测点获得不同方向的正应变，在试验孔孔底应变测量部位的侧壁上布置1‑2组应变丛，不同应变丛在钻孔轴线间的夹角为110°～130°，测量结束后得到两组八个不同方向的孔壁正应变值，再加上孔底应变测量值，提高三维地应力的测量精度；D、数据整理与分析：结合试验孔孔底和侧壁壁面的应力解除作业获得的不同方向的正应变变化值，得到不少于六个独立方程组成的线性方程组，已知测点岩石材料的弹性模量和泊松比，通过最小二乘法求解得到测点的六个地应力分量，获得了测点的三维地应力。