第4章-岩体地应力及其测量方法-hyr2015

第4章

岩体地应力及其测量方法§1概述§2地应力场的分布规律§3高地应力区特征§4地应力测量方法第4章

岩体地应力及其测量方法一、定义1.地应力(天然应力、初始应力等）人类工程活动之前存在于岩体中的应力。2.二次应力（重分布应力、诱导应力等）由于工程活动改变了的岩体中的应力。→←二次应力↓↑∧++++++++++++++++++地应力→←↓↑∧相对于第2洞室的地应力4.1概述4.1.1地应力的基本概念关于地应力的古典假设1、海姆假设：在前言中我们已经介绍过，人们认识地应力还只是近百年的事，1912年瑞士的地质科学家海姆（A.Heim）在大型越岭隧道的施工过程中，通过观察与分析，首次提出了地应力的概念，二、关于地应力的古典假设1、海姆假设：假设地应力是静水应力状态，即地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等，并且等于单位面积上覆盖岩层的重量，即：式中：—水平应力；—垂直应力；—覆盖岩层的容重；—覆盖岩层的深度。海姆认为：（1）原岩应力各向等压，即静水压力状态。（2）上覆岩体的重量，历经漫长的地质年代后，由于材料的蠕变性及地下水平方向的约束条件，导致水平应力最终与铅重应力相均衡。这一法则，仍为许多岩石力学家在认识深部地应力状态时所接受。2、金尼克假设1926年，原苏联学者金尼克修正了海姆的静水压力假设，他认为地壳中各点的垂直应力等于上覆盖岩层的重量，而侧向应力（水平应力）是泊松效应的结果，其值应为乘以一个修正系数。2、金尼克假设金尼克根据弹性理论（假定岩体是均匀的、连续的弹性介质体，得出水平应力总归小于铅垂应力的结论），认为这个测压系数等于，即：式中：—上覆盖岩层的泊松比，岩石的泊松比的常值范围为0.15~0.30。此时，当时，，即海姆假说只是金尼克假说的一个特例。同期的其他一些人主要关心的也是如何用一些数学公式来定量地计算地应力的大小，并且也都认为地应力只与重力有关，即以垂直应力为主，他们不同点只在于测压系数的不同。小结c地应力分布理论：1）海姆假设：（首次提出了地应力的概念，静水压力假设）

海姆假说：在岩体深处的初始垂直应力与其上覆岩体的重量成正比，而水平应力大致与垂直应力相等。2）金尼克假设：（弹性力学假设）

，

v为上覆岩层的柏松比。修正了海姆的静水压力假设，认为地壳中垂直应力等于上覆岩层重量，而水平应力是泊松效应的结果。我国的地质学家李四光：20年代指出“在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量”。50年代，哈斯特在测试地应力时也发现地壳上部的最大主应力几乎处处是水平或接近水平的，而且最大水平应力主应力一般为垂直应力的1～2倍。这样就从根本上动摇了地应力是静水压应力的理论和垂直应力为主的观点。3）李四光：在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量。4）哈斯特：地应力测量发现存在于地壳上部的最大主应力几乎处处是水平或接近水平的，从根本上动摇了地应力是静水压力的理论和以垂直应力为主的观点。5）近期研究：重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。当前的应力状态主要由最近一次的构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。c地应力分布理论：因此，重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，地应力的大小和方向不可能通过数学计算或模型分析的方法来获得，要了解一个地区的地应力状态，唯一的方法就是进行地应力测量。因此，重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，地应力的大小和方向不可能通过数学计算或模型分析的方法来获得，要了解一个地区的地应力状态，唯一的方法就是进行地应力测量。6.2地应力的成因产生地应力的原因是十分复杂的，至今也不是十分清楚。近30多年来的实测和理论分析表明，地应力的形成主要与地球的各种运动过程密切相关，研究意义三、地应力场的组成地应力场是下述各种应力场的迭加，其中构造应力场和自重应力场是主要组成部分。（1）大陆板块边界受压引起的应力场构造应力；（2）地幔热对流引起的应力场；（3）由地心引力引起的应力场自重应力；（4）岩浆侵入引起的应力场局部应力；（5）地温梯度引起的应力场温差应力；（6）地表剥蚀产生的应力场剥蚀应力。组要组成部分4.1概述4.1.2地应力的成因和影响因素四、岩体的自重应力由岩体的自重引起的应力称为自重应力。研究岩体的自重应力时●一般将岩体视为均匀、连续且各向同性的弹性体；●用连续介质力学原理进行分析；●将岩体视为半无限体，即上部以地表为界，下部及水平方向均无界限。4.1.2地应力的成因和影响因素四、岩体的自重应力1.岩体中某点的自重应力的求取设距地表深度为H处取一单元体（图4-2），并设其为各向同性的弹性体。垂直应力即为该单元体上覆岩体的重量，即：

σz=γH

(4-2)

式中：γ——上覆岩体的平均重力密度（kN/m3）。由约束条件εx=εy=0和广义虎克定律，可得到水平应力，即：

侧压系数：某点的水平应力与垂直应力的比值称为侧压系数，即：

4.1.2地应力的成因和影响因素四、岩体的自重应力2.多层岩体自重应力的求取若岩体由多层不同重力密度的岩层所组成（图4-3）：●各岩层的厚度为hi,重度为γi,泊松比为μi(i=1,2,…,n)。●则第n层底面岩体的自重初始应力为：

4.1.2地应力的成因和影响因素四、岩体的自重应力关于侧压系数λ的讨论一般岩体的泊松比μ=0.2～0.35，故λ=0.25～0.54●即在自重应力场中，σz、σx、σy都是主应力，且σx=σy=（0.25～0.54）σz

。岩体越软，则μ越大，故λ越大。当岩石处于塑性状态时，即μ=0.5时，λ=1，此时

σx=σy=σz

。●它表示岩体处于静水应力状态，即海姆假说。●海姆认为岩石长期受重力作用产生塑性变形，甚至在深度不大时也会发展成各向应力相等的隐塑性状态。●地壳深处，由于高温高压，坚硬的脆性岩石也将逐渐转变为塑性状态。据估算，此深度应在距地表10km以下。4.1.2地应力的成因和影响因素四、岩体的自重应力构造应力构造应力：由构造运动引起的应力称为构造应力。构造运动：由地球内动力地质作用，引起地壳变化，使岩层或岩体发生变形和变位的运动，称为地壳运动，也常称为构造运动。近代地质力学的观点认为，在全球范围内，构造应力的总规律是以水平应力为主。李四光认为，因地球自转角度的变化而产生地壳水平方向的运动是造成构造应力以水平应力为主的重要原因。4.1.2地应力的成因和影响因素五、构造应力4.2地应力场的分布规律自从哈斯特首开地应力测量先河之后，各国岩石力学工作者也纷纷开展了地应力测量工作，积累了丰富的实测资料。霍克和布朗等人对这些资料进行了分析和总结，发现浅部地壳应力分布具有一些基本规律。下面从以下四个方面介绍这些规律：

4.2.1地应力场的宏观表现

4.2.2地应力场各分量之间的关系

4.2.3地应力场随深度的变化规律

4.2.4影响地应力场分布的主要因素4.岩体地应力及其测量方法4.2地应力场的分布规律4.2.1地应力场的宏观表现地应力场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。“非稳定应力场”表现在：●就空间而言，各处的应力状态（方向、大小）是变化的；●就时间而言，因地震、岩浆侵入、地表剥蚀、人类活动等作用，各处的应力状态也是变化的。▲地震前，应力积累，应力值不断升高；▲地震后，应力得到释放，应力值大幅度下降；▲地震时主应力方向会发生明显变化，震后一段时间又会恢复到震前的状态。4.2地应力场的分布规律4.2.1地应力场的宏观表现“具有相对稳定性”表现在：●就空间而言，在小范围内，应力状态的变化很明显；但就整个地区整体而言，地应力的变化是不大的。●就时间而言，应力状态的变化是缓慢的。▲地震引起的应力突然变化是短时的。4.2地应力场的分布规律4.2.1地应力场的宏观表现4.2.2地应力场各分量之间的关系（1）水平地应力与垂直地应力的关系水平应力普遍大于垂直应力。●实测资料表明，在绝大多数地区均有两个主应力位于水平或接近水平的平面内，其与水平面的夹角一般不大于30°；●最大水平主应力σh，max普遍大于垂直应力σv，一般σh，max/σv=0.5～5.5，在很多情况下大于2。（见表4-1，P96）●平均水平应力σh，av也普遍大于σv

，一般σh，av/σv=0.5～5.0，大多数为0.8～1.5（表4-1）。垂直应力σv在多数情况下为σmin,少数情况下为σm,只在个别情况下为σmax。4.2地应力场的分布规律4.2.2地应力场各分量之间的关系(2)水平地应力两主应力分量之间的关系最大水平主应力与最小水平主应力之值一般相差较大，显示出很强的方向性。

●σh,min/σh,max一般为0.2～0.8，多数为0.4～0.8，参见表4-2。4.2地应力场的分布规律4.2.2地应力场各分量之间的关系4.2.3地应力场随深度的变化规律（1）垂直应力随深度的变化规律实测垂直应力随深度近似线性增长，基本等于上覆岩层的重量。●从图4-4看出，在25～2700m范围内，垂直应力σv呈线性增长。▲大致相当于按γ=27kN/m3计算出来的重力γH。在某些地区的测量结果有一定幅度的偏差。引起偏差的原因：●测量引起的误差；●板块移动、岩浆对流和侵入、扩容、不均匀膨胀等。4.2地应力场的分布规律4.2.3地应力场随深度的变化规律（2）水平应力随深度的变化规律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。●斯蒂芬森给出了某地区由实测结果总结的线性方程：

σh,max=6.7+0.0444H（MPa）

σh,min=0.8+0.0329H(MPa)●上两式中常数项较大，反映了在某些地区近地表处仍存在显著水平应力的事实。4.2地应力场的分布规律4.2.3地应力场随深度的变化规律4.2地应力场的分布规律4.2.3地应力场随深度的变化规律（3）应力比值深度的变化规律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。●霍克和布朗根据各国实测资料，总结出如下规律：式中：H——深度（m）。4.2.4影响地应力场分布的主要因素地应力的分布规律受以下因素影响而发生变化：●影响因素：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。●特别是地形和断层的扰动影响最大。4.2地应力场的分布规律4.2.4影响地应力场分布的主要因素地形对地应力的影响一般来说，谷底是应力集中的部位，越靠近谷底应力集中越明显。最大主应力在谷底或河床中心近于水平，而在两岸岸坡则向谷底或河床倾斜，并大致与坡面相平行。4.2地应力场的分布规律4.2.4影响地应力场分布的主要因素锦屏河谷下切后最大主应力分布锦屏河谷下切后剪应力分布图断层和结构面对地应力的影响在断层和结构面附近，地应力分布状态将会受到明显的扰动。●断层端部、拐角处及交汇处将出现应力集中的现象。▲端部的应力集中与断层长度有关，长度越大，应力集中越强烈；▲拐角处的应力集中程度与拐角大小及其与地应力的相互关系有关。由于断层带中的岩体一般都较软弱和破碎，不能承受高的应力和不利于能量积累，所以成为应力降低带，其最大主应力和最小主应力与周围岩体相比均显著减小。同时，断层的性质不同，对周围岩体应力状态的影响也不同。●压性断层中的应力状态与周围岩体比较接近，仅是主应力的大小比周围岩体有所下降；●而张性断层中的地应力大小和方向与周围岩体相比均发生显著变化。4.2地应力场的分布规律4.2.4影响地应力场分布的主要因素4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象一、高地应力判别准则二、高地应力现象4.3.2岩爆及其防治措施（略）4.岩体地应力及其测量方法4.3高地应力区特征一、高地应力判别准则高地应力是相对围岩强度而言的。即应以围岩内部的最大地应力与围岩强度（Rb）的比值（围岩强度比=Rb/σmax）来判别是否是高地应力。4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象一、高地应力判别准则高地应力是相对围岩强度而言的。即应以围岩内部的最大地应力与围岩强度（Rb）的比值（围岩强度比=Rb/σmax）来判别是否是高地应力。表4-3列出了一些以围岩强度比为指标划分地应力的分级标准。其中我国的分级标准为：●极高地应力：Rb/σmax＜4；●高地应力：Rb/σmax=4～7；●一般地应力：Rb/σmax

＞7。目前，在地下工程的设计施工中，都把围岩强度比作为判断围岩稳定性的重要指标，有的还作为围岩分级的重要指标。4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象二、高地应力现象岩芯饼化现象●岩芯被一系列垂直于岩芯轴线的平行断裂面切割成饼状的现象。●在中等强度以下的岩体中钻孔取芯时，常可见到这种现象。●从岩石力学破裂成因分析，岩芯饼化是剪张破裂产物。▲在高地应力区钻孔，除岩芯饼化外，还能发现钻孔缩径现象。岩爆●在高地应力地区的较坚硬完整的岩石中开挖隧洞时，围岩常发生岩片崩射或剥落的破坏现象，这种现象称为岩爆。●岩爆是岩石被挤压到弹性极限，岩体内积聚的能量突然释放所造成的。●岩爆是围岩各种失稳现象中反映最强烈的一种，是一种危险的工程灾害。它的突发性给施工人员和设施的安全造成很大威胁。4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象二、高地应力现象洞壁围岩产生剥离现象和缩颈现象●在中等强度以下的岩体中开挖隧洞，洞壁岩体常产生剥离现象。●有时裂缝一直延伸到岩体浅层内部，锤击时有破哑声。●在软质岩体中洞体则产生较大的变形，位移显著，持续时间长，洞径明显缩小。岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动现象。●在坚硬岩体表面开挖基坑或槽，在开挖过程中会产生坑底突然隆起、断裂，并伴有响声；或在基坑底部产生隆起剥离。●在岩体中，如有软弱夹层，则会在基坑斜坡上出现回弹错动现象（如图4-6）。4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象二、高地应力现象野外原位测试测得的岩体物理力学指标比实验室岩块试验结果高。●由于高地应力的存在，致使岩体的声波速度、弹性模量等参数增高，甚至比实验室无应力状态岩块测得的参数高。●野外原位变形测试曲线的形状也会变化，在σ轴上有截距（图4-7）。4.3高地应力区特征4.3.1高地应力判别准则和高地应力现象4.4地应力测量方法

4.4.1地应力测量的基本原理

4.4.2水压致裂法√

4.4.3应力解除法

4.4.4应力恢复法√

4.4.5声发射法√4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法测量方法：1）测量手段的不同划分：构造法、变形法、电磁法、地震法、放射性法。2）测量原理的不同划分：应力恢复法、应力解除法、应变恢复法、应变解除法、水压致裂法、声发射法、X射线法、重力法3）测量基本原理不同划分：直接测量法：由测量仪器直接测量和记录各种应力量，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。

间接测量法：借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值。4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法直接测量法：由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、平衡应力，并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值的方法。在计算过程中并不涉及不同物理量的换算，不需要知道岩石的物理力学性质和应力-应变关系。扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法等均属此种测量法，其中，水压致裂法是目前应用最广的方法，声发射次之。4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法间接测量法：不直接测量应力量，而是借助某些传感器元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理量的变化，如岩体中的变形或应变、弹性波传播速度变化等，然后由测得的间接物理量的变化，通过已知的公式计算岩体中的应力值的方法。4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法间接测量法：因此，在间接测量法中，为了计算应力值，首先必须确定岩体的某些物理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系。其中，套孔应力解除法是目前国内外最普遍采用的，且发展较为成熟的一种间接测量地应力的方法。4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法直接测量法1

水压致裂法2

应力恢复法（扁千斤顶法）3

声发射法4.岩体地应力及其测量方法4.4地应力的测量方法间接测量法4

应力解除法1）水压致裂法水压致裂法是石油行业为了提高石油产量，在钻井中用水压方法使钻井产生人工裂隙而出现的一种方法，20世纪50年代被广泛应用于油田生产。哈伯特（M.K.Hubbert）和威利斯（D.G.Willis）发现了水压致裂裂隙和原岩应力之间的关系，后来又被费尔赫斯特（C.Fairhurst）和海姆森（B.C.Haimson）应用于地应力测量。4.4地应力测量方法4.4.2水压致裂法直接测量法原理

从弹性力学理论可知，当一个位于无限体中的钻孔受到无穷远处二维应力场(，)的作用时，离开钻孔端部一定距离的部位处于平面应变状态。在这些部位，钻孔周边的应力为式中，和分别为钻孔周边的切向应力和径向应力；为周边一点与轴的夹角。

当＝0º时，取得极小值，此时

1）水压致裂法直接测量法原理如果采用图所示的水压致裂系统将钻孔某段封隔起来，并向该段钻孔注入高压水，当水压超过和岩石抗拉强度T之和后，在＝0º处，也即所在方位将发生孔壁开裂。设钻孔壁发生初始开裂时的水压为，则有1）水压致裂法试验段封隔器水致裂装置裂隙直接测量法原理如果继续向封隔段注入高压水，使裂隙进一步扩展，当裂隙深度达到3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态，停止加压，保持压力恒定，将该恒定压力记为Ps,Ps应和原岩应力相平衡，即

1）水压致裂法试验段封隔器水致裂装置裂隙直接测量法原理在钻孔中存在裂隙水的情况下，如封隔段处的裂隙水压力为P0

,则在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后再重新向封隔段加压，使裂隙重新打开，记裂隙重开时的压力为Pr，则有

1）水压致裂法试验段封隔器水致裂装置裂隙直接测量法原理由以上两式求

和

就无须知道岩石的抗拉强度。因此，由水压致裂法测量原岩应力将不涉及岩石的物理力学性质，而完全由测量和记录的压力值来决定。

1）水压致裂法试验段封隔器水致裂装置裂隙直接测量法测量步骤1）打钻孔到准备测量应力的部位，井将钻孔中待加压段用封隔器密封起来，钻孔直径与所选用的封隔器的直径相一致。封隔器一般是充压膨胀式的，充压可用液体，也可用气体。1）水压致裂法直接测量法测量步骤2）向隔离段注射高压水，加大水压，直至孔壁出现开裂，获得初始开裂压力Pi

；然后继续施加水压以扩张裂隙，当裂隙扩张至3倍直径深度时，关闭高水压系统，保持水压恒定，此时应力为关闭压力，记为Ps

；最后卸压，使裂隙闭合。在整个加压过程中，记录压力-时间曲线图和流量-时间曲线图，确定Pi

，Ps值。1）水压致裂法直接测量法测量步骤3）重新向密封段注射高压水，使裂隙重新打开并记下裂隙重开时的压力Pr和随后的恒定关闭压力Ps。这种卸压-重新加压的过程重复2—3次，以提高测试数据的准确性。Pr和Ps同样由压力-时间曲线和流量-时间曲线确定。1）水压致裂法直接测量法测量步骤4）将封隔器完全卸压，连同加压管等全部设备从钻孔中取出。5）测量水压致裂裂隙和钻孔试验段天然节理、裂隙的位置、方向和大小，测量可以采用井下摄影机、井下电视、井下光学望远镜或印模器。1）水压致裂法直接测量法优缺点水压致裂测量结果只能确定垂直于钻孔平面内的最大主应力和最小主应力的大小和方向，所以从原理上讲，它是一种二维应力测量方法。水压致裂法认为初始开裂发生在钻孔壁切向应力最小的部位，亦即平行于最大主应力的方向，这是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设。水压致裂法较为适用于完整的脆性岩石中。

1）水压致裂法直接测量法优缺点水压致裂法的突出优点是能测量深部应力，已见报道的最大测深为5000m，这是其它方法所不能做到的。因此这种方法可用来测量深部地壳的构造应力场。同时，对于某些工程，如露天边坡工程，由于没有现成的地下井巷、隧道、峒室等可用来接近应力测量点，或者在地下工程的前期阶段，需要估计该工程区域的地应力场，也只有使用水压致裂法才是最经济实用的。1）水压致裂法直接测量法水压致裂法的特点设备简单。只需用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂的电磁测量设备。操作方便。只通过液压泵向钻孔内注液压裂岩体，观测压裂过程中泵压、液量即可。测值直观。它可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、关闭压力、开启压力)计算出地应力值，不需要复杂的换算及辅助测试，同时还可求得岩体抗拉强度。直接测量法测值代表性大：所测得的地应力值及岩体抗拉强度是代表较大范围内的平均值，有较好的代表性。适应性强:这一方法不需要电磁测量元件，不怕潮湿，可在干孔及孔中有水条件下作试验，不怕电磁干扰，不怕震动。存在一些缺陷：一方面：它从原理上讲，属于二维应力测量方法，主应力方向不能准确确定，另一方面：它的理论基础是基于岩石为连续、均质和各向同性的假设，因而，只适合于完整的脆性岩石中。2）应力恢复法(扁千斤顶法)示意图

步骤：1)在准备测量地应力的岩石表面，安装两个测量柱并测量两柱之间的距离.2)在与两柱对称的中间位置向岩体内开挖一个垂直于测量柱连线的扁槽，并测量记录开挖过程过程中两测量柱之间距离的变化.直接测量法(扁千斤顶法)示意图

3)将扁千斤顶放入槽内并加压，测量两柱之间的距离，直到恢复到扁槽开挖前的距离，记录千斤顶压力；这一压力称为“平衡压力”或“补偿应力”直接测量法2）应力恢复法2）扁千斤顶法扁千斤顶法又称“压力枕”，由两块薄钢板沿周围焊接而成。在周边处有一个油压入口和一个出气阀。测量步骤如下：1、在准备测量应力的岩石表面，如巷道、峒室的表面，安装两个测量柱，并用微米表测量两柱之间的距离。直接测量法2、在与俩测量柱对称的中间位置向岩体内开挖一个垂直于测量柱连线的扁槽，槽的大小、形状和厚度需和扁千斤顶相一致。由于扁槽的开挖，造成局部应力释放并引起测量柱之间距离的变化，测量并记录这一变化值。3、将扁千斤顶完全塞入槽内，必要时需注浆将扁千斤顶和岩石胶结在一起，然后用电动或手动液压泵向其加压。随着压力的增加，两侧柱之间的距离亦增加，当两测量柱之间的距离恢复到扁槽开挖前的大小时，停止加压，并记录此时扁千斤顶中的压力。该压力称为“平衡应力”或“补偿应力”，等于扁槽开挖前表面岩体中垂直于扁千斤顶方向且平行于两测柱连线方向的应力。评价：1、扁千斤顶法只是一种一维应力测量法，不能在同一点上测量六个应力分量；2、扁千斤顶法只能在巷道、峒室或其他开挖体表面附近进行测量，其测量结果受开挖扰动影响较大；3、扁千斤顶法的测量原理是基于岩石为完全线弹性的假设，对于非线性岩体，其加载和卸载路径的应力应变关系是不同的。优缺点

3）声发射法(1)测试原理材料在受到外载荷作用时，其内部存储的应变能快速释放产生弹性波，发生声响，称为声发射。直接测量法3）声发射法(2)凯泽效应1950年，德国人凯泽（J.Kaiser）发现多晶金属的应力从历史最高水平释放后，再重新加载，当应力未达到先前最大应力值时，很少有声发射产生，当应力达到或超过历史最高应力水平后，则大量产生声发射，这一现象叫凯泽效应。从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点称为凯泽点，该点对应的应力水平即为材料先前受到的最大应力。直接测量法后来，许多人通过试验验证，许多岩石也具有显著的凯泽效应。因此，凯泽效应为测量岩石应力提供了一个途径，即如果从原岩中取回定向的岩石试件，通过对加工的不同方向的岩石试件进行加载声发射试验，测定凯泽点，即可找出每个试件以前所受的最大应力，并进而求出取样点的原始三维应力状态。3）测量步骤（1）试件制备从现场钻孔提取岩芯试样，然后将试样加工成圆柱试件，径高比为1：2～1：3。为了确定测点三维压力状态，试样在原环境状态下的方向必须确定，因此，在该点的岩样中沿六个不同方向制备试件，直接测量法3）测量步骤（1）试件制备假如该点的局部坐标系为oxyz，则三个方向选定为坐标轴方向，另三个方向选为oxy,oyz,ozx平面内的轴角平分线方向。为了获得测试数据的统计规律，每个方向的试件数量需要15～25块。直接测量法（2）声发射测试将加工好的试件放在单轴压缩试验机上加压，并同时监测加压过程中从试件中产生的声发射现象。为了消除由于试件端部与压力试验机上下压头之间摩擦所产生的噪