专利名称：一种极高应力条件下岩体地应力的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种岩体地应力的测量方法，更具体涉及一种极高地应力条件下岩体地应力的测量方法，它适用于深部或极高地应力地下工程中采用应力解除设备测量岩体地应力。
背景技术：
目前，我国西部水电开发、南水北调工程、石油/天然气开采、战略能源储存、放射性废料与ω2的地下封存、地下军工掩体工程等，都涉及深部岩体的极高地应力问题(据我国《工程岩体分级标准》，当岩石的饱和单轴抗压强度与岩体地应力值小于4时即为极高地应力)，如位于四川的锦屏二级水电站引水隧洞2500m埋深处最大初始地应力约60 70MPa ；正在开采的金川镍矿深部采场地应力达50MPa ；拟建的南水北调西线工程中埋深约 1700m的巴彦格拉山隧洞最大初始地应力估计达到50MPa。这种深部地下工程岩体中极高地应力导致的工程灾害也是十分突出的，如二滩水电站地下厂房修建过程中就因高地应力卸荷导致多根岩体锚索突然断裂；锦屏二级水电站排水隧洞因极高地应力诱发强烈岩爆不仅导致了多次机械设备的损毁，还致使价值过亿的TBM掘进机被掩埋。为避免和减小极高地应力下岩体破坏灾害，准确地获得深部工程岩体极高初始地应力的数值是这些地下工程安全设计中最基础和最重要的工作。然而，目前国际岩石力学学会建议的两种岩体地应力测量设备都无法进行极高地应力条件下的岩体地应力测量。这是因为(1)方法之一的应力解除设备在解除应力作业时，其极高的地应力导致其解除的空心岩筒环状开裂或龟裂破坏，因而应力测量设备的传感器无法准确地量测到空心岩筒在应力卸载过程中的径向变形，从而无法有效地获得岩体的地应力。(2)方法之二的水压致裂设备在岩体地应力测量时，由于钻孔测量段密封堵头在高压力下防渗困难，无法在钻孔内形成大于岩体的初始最小主应力的稳定钻孔水压(数百个大气压)，从而因无法劈裂孔壁岩体或因堵头渗水严重导致不能有效地测量岩体地应力。此外，其它一些探索性的地应力测量设备或方法，如孔壁破裂特征分析法、岩芯饼化反分析法、变形恢复设备与方法等，仅能对岩体的地应力量级进行大体估计，无法确切地测量到岩体的真实应力值，从而未能被广大研究者和工程师采纳。可见，借助现有成熟的岩体应力测量设备，开发出一种可实现极高岩体条件下工程岩体地应力的测量方法，具有显著的现实意义和工程需求。
发明内容
针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种在极高应力条件下岩体地应力测量方法，旨在克服当前应力解除设备不能应用于极高应力条件的局限性，确保应力解除设备可以在极高应力条件下准确地量测岩体地应力。为了上述目的，本发明所采用的技术方案是一种极高应力条件下岩体地应力的测量方法，所述测量方法的具体步骤包括，A在已经开挖用于岩体地应力测量的工作隧洞内选取测量区域，所选取的测量区域边界线为圆形，测量区域边界线的直径D1为1. 0 1. 5m ；B在测量区域的中心位置垂直测量区域表面钻设测量小孔，在测量小孔内放置岩体地应力测量的变形传感器并通过数据线与变形记录仪连接，沿测量区域边界线钻设一组垂直测量区域表面的周边应力释放孔，周边应力释放孔的孔径D2为50 130mm，周边应力释放孔的长度比测量小孔的长度长1.0 1.5m，周边应力释放孔的数量N按公式(a)计算，
权利要求
1.一种极高应力条件下岩体地应力的测量方法，其特征在于所述测量方法的具体步骤包括，A在已经开挖用于岩体地应力测量的工作隧洞内选取测量区域，所选取的测量区域边界线为圆形，测量区域边界线(1)的直径D1Sl-O 1.5m，B在测量区域的中心位置垂直测量区域表面钻设测量小孔(5)，在测量小孔( 内放置岩体地应力测量的变形传感器(6)并通过数据线(8)与变形记录仪(7)连接，沿测量区域边界线(1)钻设一组垂直测量区域表面的周边应力释放孔O)，周边应力释放孔( 的孔径D2为50 130mm，周边应力释放孔O)的长度比测量小孔(5)的长度长1. 0 1. 5m，周边应力释放孔O)的数量N按公式(a)计算， 3 14-D
2.根据权利要求1所述的一种极高应力条件下岩体地应力的测量方法，其特征在于 所述周边应力释放孔( 等间距分布在测量区域边界线(1)上且周边应力释放孔( 的轴线相互平行，并且周边应力释放孔⑵的轴线与测量小孔(5)的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的一种极高应力条件下岩体地应力的测量方法，其特征在于 所述周边应力释放孔( 钻设顺序是按测量区域中心点对称均勻进行。
全文摘要
本发明涉及一种岩体地应力的测量方法，更具体涉及一种极高地应力条件下岩体地应力的测量方法，测量方法采用对岩体地应力的二次释放实现，即在工作隧洞内选取圆形测量区域，通过在测量区域边界钻设一组周边应力释放孔实现岩体地应力的第一次释放，然后再在测量区域中心钻设中心应力释放孔实现岩体地应力的第二次释放，最后将两次应力释放过程中传感器测量获得的测量小孔的变形相加并代入弹性力学的相关公式，可计算出垂直中心应力释放孔轴线平面上的地应力值。该方法改变了现有应力解除设备无法进行极高地应力条件下岩体地应力量测的局限，用于深部或极高地应力地下工程中采用应力解除设备测量岩体地应力。
文档编号G01L1/04GK102426069SQ20111025123
公开日2012年4月25日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者冯夏庭, 刘继光, 江权, 陈静 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所