2019年巖土工程師專業(yè)知識(shí)講義：巖石應(yīng)力測試

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巖石應(yīng)力測試

巖石應(yīng)力測試適用于均質(zhì)巖體，可采用孔壁、孔底和表面應(yīng)力測試。用鉆孔巖心法測求三向、雙向應(yīng)力;用掏槽法測求巖體表面單向應(yīng)力。

(一)、表面應(yīng)力測試

1、應(yīng)力解除法

1 試驗(yàn)的適用條件

試驗(yàn)適用于堅(jiān)硬完整和半堅(jiān)硬完整的巖體，測量巖體表面的應(yīng)力狀態(tài);

2 試驗(yàn)的布置

測點(diǎn)應(yīng)布置在不受開挖爆破破壞的巖面。

常用的主要設(shè)備有：靜態(tài)電阻應(yīng)變儀、應(yīng)變片(應(yīng)變花>、惠斯登電橋、防護(hù)罩、鉆機(jī)及輔助設(shè)備、粘結(jié)劑及屏蔽線等。

3 試驗(yàn)的主要技術(shù)要求

4 試驗(yàn)成果的分析

1) 計(jì)算各級解除深度下的應(yīng)變值

εi=εn-εo

式中 εi-某一級解除深度的應(yīng)變值(με);

εn-某一級解除深度應(yīng)變儀讀數(shù)(με);

εo-應(yīng)變花初讀數(shù)(με)。

2) 繪制應(yīng)變花各應(yīng)變片的應(yīng)變值(εi)與相對解除深度(h/D)的關(guān)系曲線。

2、應(yīng)力恢復(fù)法

1 試驗(yàn)的適用條件同(表面)應(yīng)力解除法。

2 試驗(yàn)的布置

測點(diǎn)布置及應(yīng)變量測儀及應(yīng)變片同(表面)應(yīng)力解除法。應(yīng)力恢復(fù)設(shè)備包括液壓枕、油泵及壓力表等。

3 試驗(yàn)的主要技術(shù)要求

4.試驗(yàn)成果的分析

參照應(yīng)力解除法計(jì)算式計(jì)算巖體表面應(yīng)力。

(二)、孔壁應(yīng)力測試

1、試驗(yàn)的適用條件

試驗(yàn)適用于地下水位以上、完整或較完整的細(xì)粒巖體，用套孔應(yīng)力解除法測量巖體內(nèi)某點(diǎn)的三向應(yīng)力大小和方向。

2、試驗(yàn)的布置

3、試驗(yàn)的主要技術(shù)要求

1) 用φ130mm鉆頭鉆至預(yù)定深度，取出巖芯，磨平孔底。

2) 用φ46mm鉆頭同心鉆測孔，同心度(即大、小孔圓心差距)宜小于2mm，孔深約50cm.

(三)、孔底應(yīng)力測試

1、試驗(yàn)的適用條件

試驗(yàn)適用于地下水位以上完整和較完整的細(xì)粒巖體，用孔底面應(yīng)力解除法測量巖體內(nèi)某點(diǎn)的平面應(yīng)力大小和方向。如測求巖體內(nèi)某點(diǎn)的三向應(yīng)力狀態(tài)，應(yīng)在同一平面內(nèi)用三個(gè)鉆孔交匯于該點(diǎn)的方法。

2、試驗(yàn)的布置

測點(diǎn)的布置要求同孔壁應(yīng)力測試。

主要的設(shè)備有：“門塞”應(yīng)變計(jì)及安裝器;靜態(tài)電阻應(yīng)變儀及輔助設(shè)備;坑道鉆機(jī)，金剛石鉆頭(φ76mm)，孔底磨平鉆頭及鉆機(jī)輔助設(shè)備等。

3、試驗(yàn)的主要技術(shù)要求

1) 將鉆孔鉆至預(yù)定深度后，取出巖芯，觀察節(jié)理發(fā)育情況，判明孔底巖體是否滿足測試要求，不能滿足時(shí)應(yīng)繼續(xù)鉆進(jìn)。

2) 清除孔底殘留巖芯，用金剛砂細(xì)磨鉆頭磨平孔底，并用水沖洗干凈和高壓風(fēng)吹干，再用丙酮擦洗孔底。

3) 孔底涂一層環(huán)氧樹膠后，用安裝器將檢查合格的應(yīng)變計(jì)送至孔底并粘貼好。

4) 將應(yīng)變片與應(yīng)變儀接通、預(yù)調(diào)平衡，測記初始讀數(shù)，連續(xù)三次(10min讀一次)讀數(shù)小于±5微應(yīng)變即視為穩(wěn)定，然后取出安裝器，記取孔深及孔的方位、傾角。

5) 鉆孔進(jìn)行應(yīng)力解除，鉆至10～20cm時(shí)停止鉆進(jìn)，取出巖芯并清洗干凈，裝上安裝器，測記解除后的應(yīng)變穩(wěn)定讀數(shù)。

6) 將應(yīng)變測試獲取的巖芯進(jìn)行彈性模量E.泊松比μ的室內(nèi)試驗(yàn)。

測試的工作程序見下圖。a-孔底磨平;b-粘貼應(yīng)變計(jì);c-套孔應(yīng)力解除;d-取出巖芯。

4 試驗(yàn)成果的分析

1) 計(jì)算各應(yīng)變片的解除應(yīng)變測點(diǎn)值。

2) 計(jì)算巖體的三向應(yīng)力，計(jì)算方法參見有關(guān)專業(yè)書籍。

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