《孔地应变法》PPT课件.ppt

孔底应变法测量地应力,主讲人：尚晓军 小组成员：党科科，尚晓军，高嘉，梁峰立，赵鹏 制作单位：采矿1002第三小组 制作时间:2012.12.02,3.3.3孔底应变法,1 .CSIR门塞式孔底应变计 2.CSIR门塞式孔底应变计测量步骤 3.半球状孔底应变计 4.孔底应变计计算公式,1 .CSIR门塞式孔底应变计,1956年，莫尔（F.MOhr）首次报告了孔底应变测量技术。他将电阻应变片片贴在一个磨平的孔底，然后使用延深这个钻孔的办法，使粘贴应变片的岩石实现应力解除再将从孔底取出的带有应变片的这段岩芯拿到实验室去做加载试验，从而发现原先存在于孔底表面的应力。南非科学和工业研究委员会（CSIR）研制的门塞式孔底应变计帱是根据这一原理，但测量过程和莫尔有所不同。 CSIR门塞式孔底应变计（见图323）的主体是一个橡胶质的圆柱体，其端部粘贴着三支电阻应变片，相互间隔45度，组成一个直角应变花。橡胶圆柱外面有一个硬塑料制的外壳，应变片的导线通过插头连接到应变测量仪器上。该应变计适用于直径大于36mm的钻孔。,2.CSIR门塞式孔底应变计测量步骤,第一步：将孔底磨平打光。 第二步：将应变计端部涂上胶结剂，并用专门工具送到孔底，施加压力帆应变计端部和孔底挤压在一起，直到胶结剂固化为止，这样应变片也就粘贴在孔底岩石上了。记录应变片在孔底的方位。 第三步：将应变计导线连接到应变测量仪器上，记录原始应变读数（一般需调零）。 第四步：进行套孔应力解除，解除完后再测读一次应变数。根据应力解除前后三支应变片的读数变化即可求出孔底平面的应力状态。 孔底平面的应力状态和周围原岩应力状态的关系还没有理论解，只实际中的应用。同时，此法也有和孔径应变法相类似的问题，即孔底应变测量只有三个方向是独立的。一孔测量只能给出三个独立方程，要求解原岩应力的六个分量，必须进行互不平行的三个钻孔的测量。但该法也有自己的优点，即它不需很长的套孔岩芯，因而有可能在较为破碎的岩石条件下使用。,3.半球状孔底应变计,管原（K .Sugawara）等人研制出一种半球状孔底应变计【19】，该应变计的端部不是扁平的而是半球状的，在半球面上溿平行于半球底面的一个圆周线，等间隔粘贴着8个应变花，每个应变花由二十应变片组成，成十字形布置（见图324）。这样，从理论上讲，通过一个单孔测量即可确定一点的三维应力状态然而，由于半球状孔底应力集中和原岩应力状态之间的关系也没有理论解，所以这种方法在实际测量中的应用也同样受到限制该应变计适用孔径为75mm。,4.孔底应变计计算公式,由CSIR门塞式孔底应变计测得的三个应变值 ， , （ 0，45，90)代表应变与轴的夹角），那么由下列公式即可求出孔底平面上在未套孔前的应力状态， (3-34) (3-35) ( 3-36) 式中，E，v，G分别为庩石的弹性模量、泊松比和剪切模量.,4.孔底应变计计算公式,这里的 ， ， ， 并非原岩应力场，而是孔底平面上经过开挖扰动的次生应力场。它们可以由下列公式和原岩应力场的六个应力分量联系起来。,4.孔底应变计计算公式,其中，a，b，c，d四个系数没有理论解，只有通过试验或数值分析获得。因此不同的研究者给出了不同的值，古德曼（E R. Godman