岩体的初始应力状态1.ppt

我们把初始应力状态下岩体单元处于稳 定（弹性）状态而一旦开挖就会处于塑性 （破坏）状态的岩体，称为岩体浅塑状态。 （二）处理高地应力的岩石力学原则 （1）及早发现，及早作出对应措施和准备工作。 （2）及早降低应力，释放能量。具体做法是：在开挖面上及时打超前密集小孔；或从开挖面内向内钻孔和在一定深度内放炮，在一定范围内形成破碎带，降低洞周的应力。 （3）及早采取临时性和永久性防护措施，使岩爆与施工人员一定程度隔离开来。在设计支护结构时，宜设计柔性支护。 （4）工程中设计一定的应力降低措施：切割应力释放槽，尽量避免引起应力集中的开挖形态，避免不必要的小型叉洞和形状突变的洞形。 返回 思考题 1 解释下列术语：1、初始应力场 2、自重应力场 3、 构造应力场 4、岩爆 2 简述岩体初始应力状态分布的主要规律。 3 高地应力现象有哪些？ 简述水压致裂法、应力解除法和应力恢复法的基本原理。 岩爆的类型和发生条件是什么?工程上如何防治岩爆问题? 三、水压致裂法地应力的确定 1、将 作为主应力之一。 开裂点方位或开裂裂缝方向可以确定 的方位或 的方位，所以三个地主应力的方位也可以相应确定。 若 ，则 2、若 ，且孔壁开裂后孔内岩体出现水平裂缝， 若 ，将 与 比较，即可确定三个主应力。 此时， ， 与 分别为 和 ， 垂直开裂方向即为最大主应力方向。 四、水压致裂法的特点 1、缺点：主应力难以确定。 2、优点： 1）设备简单。 2）操作方便。 3）测值直观。 4）测值代表性大。 5）适应性强。 应力解除法分类 按测试深度 表面应力解除 浅孔应力解除 深孔应力解除 按测试应变或变形 孔径变形测试 孔壁应变测试 钻孔应力解除法 孔底应力解除法 孔壁 应力解除法 测1个平面3个方向上的应变 1平面3方向上的径位移 3平面9个方向应变 原理要点 向岩体中的测点先钻进一个平底钻孔，在孔底中心处粘贴应变传感器；套孔钻出岩芯，使孔底平面完全卸载，应变传感器测得孔底平面中心恢复应变；在室内测得岩石的弹性常数；计算孔底中心处的平面应力状态。由于孔底应力解除法只需要钻进一段不长的岩芯，所以对较破碎的岩体也能应用。 一、岩体孔底应力解除法 假定孔底平面为应力主平面--确定钻孔底部的主应力。 确定这个主应力则在钻孔底面贴上三个互成120度交角的电阻应变片。(有的钻孔应变计内部已装好互成一定角度的三个电阻应变片，使用时直接将此应变元件胶结于孔底即可)。 通过电阻应变仪读出相应的三个应变片的初始读数，然后再用与钻孔直径相同的套钻钻头进行套钻。套钻的结果就在钻孔底部形成一个与周围岩体相脱离的孤立岩柱-岩芯，这样一来，套钻前周围岩体作用于岩芯上的应力就被解除，岩芯也就产生相应的变形，应力解除后，在应变仪上可读出相应的三个读数，它们分别与套钻前的三个初始读数的差，就表示岩芯分别沿三个不同方向的应变值。 在孔底平面粘贴3应变片 应变花 一个平面有3个独立的应力分量 直角应变花 等边三角形应变花 应力解除槽 二、套孔应力解除法 原理要点 对岩体中某点进行应力量测时，先向该点钻进一定深度的超前小孔，在此小孔中埋设钻孔传感器，再通过钻取一段同心的管状岩芯而使应力解除，根据恢复应变及岩石的弹性常数，即可求得该点的应力状态。 孔径变形测试，孔壁应力解除法，均属于套孔应力解除法。前者测试套孔应力解除后的孔径变化；后者测试套孔应力解除后的孔壁应变。其操作步骤和原理基本相同 孔壁应力解除法传感器布置 表面应力解除法 直角应变花 等边三角形应变花 应力解除槽 钻孔的深度必须超过开挖 影响区，才能测到岩体内的原始应力，否则测出的是二次应力。 工作步骤 套孔应力解除工作步骤 套孔应力解除使用的传感器 孔径变形测试采用位移传感器；孔壁应力解除采用应变传感器。 ， 孔径变形测试传感器布置 计算公式 应力解除法，由测试数据换算成应力，根据测试参数的不同可以分为两类：(1)由应变换算成应力；(2)径向位移换算成应力。换算的基本理论和方法都在弹性力学中学过，这仅以(2)为例。 由孔径变形测试换算初始应力，在大多数试验场合下，往往进行简化计算例如假定钻孔方向和 一致，并认为 ，则 （6-24） 式中： -钻孔直径变化值 -钻孔直径 -量测方向和水平轴的夹角