空芯包体应力测量方法简介

1、空芯包体应力测量方法简介 空芯包体应力测量方法，采用钻孔套芯应力解除法进行，使用kx一81型空芯包体式三轴应力计，它可在单孔中求得该点的三维应力状态，在实验室中测定的主应力误差为3，方向误差为2- 4。一、钻孔套芯应力解除 套芯应力解除法的过程是：在需要测量应力的地方，打一个130mm的钻孔，至一定深度时，将孔底磨平，再打一个喇叭孔(起导正作用)，在大孔中心钻一个36mm的测量小孔，测量孔的深度约为36mm，然后在测孔中安装测量探头，探头引线与孔外测量仪器相接，测得初始值。如果是进行相对值测量，设备安装工作就此结束，此后间隔一段时间再测探头的数值，就可测出应力随时间的变化情况。 绝对应力测量是

2、在测量小孔外，再用130mm口径的钻头同心钻进，开挖应力解除槽，在钻进过程中，导线从钻杆中心穿过，由水节头处引出与测量仪器相连，监视解除过程中的变化，随着应力解除槽的加深，岩芯逐渐与外界应力场相隔离，岩芯发生弹性恢复，仪器测值随着发生变化，直至仪器读数不再变化时，停止钻进，取出岩芯。应力解除槽钻出前后仪器的读数差值即为解除读数值。 通常每钻进3cm深，仪器读数一次，求得仪器读数随解除深度的变化曲线，称为应力解除曲线。此曲线的变化规律是判断原始资料可靠程度的重要依据之一。 取出带有测量探头的完整岩芯后，通常在现场进行围压率定试验。它是将岩芯放进围压率定机中，然后在岩芯上施加围压，随着压力的变化，

3、仪器读数也跟着变化，从而作出压力与仪器读数的关系曲线，称为率定曲线。此曲线可判断孔中各探头是否处于正常工作状态，有利于我们综合判定原始资料的可靠性。从率定结果可以求出岩石的弹性模量和泊松比。 为了取得更接近实际的真值，通常在单孔中进行多次测量，然后进行统计处理分析，尽量减少测量误差和人为误差。 根据现场取得的原始资料，在室内进行资料整理，利用最小二乘法进行数据处理，求出应力状态。此过程的计算很繁杂，目前，我们已编制成电子计算机程序，处理就方便多了。若是平面应力计算，可求出最大主应力大小及方向和最小主应力的大小；若是空间应力测量，可求出最大、中间、最小主应力的大小、方向和倾角。二、kx一81型空

4、芯包体式三轴应力计的结构 应力计是由嵌入环氧树脂筒中的12个电阻应变片组成的。将三枚应变花(每枚应变花有四个应变片)沿环氧树脂筒圆周相隔120粘贴(图9)。然后再用环氧树脂浇注外层，使电阻应变片嵌在筒壁内，外层厚度约为0.5mm，在应力计的顶部有一个补偿应变片。 环氧树脂圆筒有一个内腔，用来装粘结剂，另有一个环氧树脂柱塞，如图10所示。使用时，将圆筒内腔7装满粘结剂，然后将柱塞10插入内腔约3cm深处，用固定销8将其固定。柱塞的另一端有一导向定位头13，以便应力计顺利安装在小孔中所需要的位置上。将应力计送入钻孔中预定位置后，用力推动安装杆1，可使固定销切断，继续推进可使粘接剂经柱塞小孔11流出，进入应力计和小孔孔壁之间的间隙里，经过一定的时间，粘接剂固化后，即可进行套芯解除。图9 应变花位置分布图（图中a、b、c为三组应变花） 应力计的外径为35.5mm，工作长度为150mm，可安装在直径为3638mm的小钻孔中。 应力计具有良好的绝缘防水性能。 使用ex数字式电阻应变仪进行读数，最小读数为一个微应变。量程为2000微应变。图10 kx-81型空心包体三轴地应力计结构示意图1-安装杆；2-定向器导线；3-定向器；4-读数电缆；5-定向销；6-密封圈；7-环氧树脂筒；8-空腔，内装粘胶剂；