收藏干货｜地应力测量技术——钻孔套芯应力解除法

应力解除法的基本思想是：采用套钻孔或切割槽等方法把岩样全部或部分地从孔壁周围岩体中分离开来，同时监测被解除部位的应变或位移的响应，然后再根据岩石的本构关系(被解除的应变或位移与围岩远场应力之间的关系)来确定原位地应力。在采用应力解除法测定原位地应力时，测量结果的好坏关键取决于以下几个方面P：建立尽可能合理的岩石本构关系，即应力与应变或位移的关系；能够较准确地确定岩样的力学性质；要有足够灵敏的测试仪器以精确测定岩样因局部扰动引起的微小应变值或位移值。应力解除法目前使用最为广泛，是国际岩石力学学会推荐使用的地应力测量方法。

钻孔套芯应力解除法是发展时间最长，技术上相对也比较成熟的一种地应力测量方法，它可以在1个单孔、2个或3个非平行钻孔中确定测点的全应力状态PP。套芯应力解除法测量步骤示意图如下图所示。根据测量原理和被测物理量与测量部位的不同，套芯应力解除法又可分为钻孔孔径变形测量法、钻孔孔壁应变测量法和钻孔孔底应变测量法。

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原理是这样的：

如果在无限大岩体中存在一钻孔，在远场应力作用下，钻孔孔周附近岩石的应力状态可以由弹性力学理论给出理论解，据此可以确定远场应力与钻孔孔壁上任意一点应变之间的定量关系。只要通过套芯应力解除测得孔壁上若干点的应变，就可以由此推断出测点的三维地应力状态。

钻孔套芯应力解除法测量步骤如下：

CSIRO空心包体应力计是一种成熟、可靠，而且精确的测试仪器，可用来测定岩石或者混凝土中的三向应力。

空心包体应力计通常用来监测应力随时间的变化，或者测定钻孔套芯应力解除试验中的初始应力方向和应力值。

空心包体应力计可以应用于金属矿山、煤矿、大坝、隧道、桥梁、地下洞室仓储设施以及其它各种土木工程项目。

技术规格

●  应力范围：最高可达100MPa

●  温度范围：5°～50° C

●  电阻值：  120 Ohms

●  电路配置：三线，四分之一桥

●  精度：应力标准误差+/- 10ppm

●  应变片：标距长度:10mm

●  应变片参数：2.07到2.11（随电缆长度变化）

●  钻孔尺寸：直径38mm（EX或者EXT）用于空心包体计100—150mm直径用于取芯

技术规格

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优点

●  无信号损失

●  低成本而且很细的四芯屏蔽电缆

●  高精度

●  整体解决方案

●  数据下载和分析简单易行

●  消除了与读数漂移相关的问题

●  兼容任何低成本的带有 RS232 接口的单通道采集仪