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应力解除法地应力测试系统
查看:1815  发布日期:2014-10-10 23:14:44

应力解除法地应力测量方法,采用钻孔套芯应力解除法进行,使用KX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Φ130mm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Φ36mm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。

绝对应力测量是在测量小孔外,再用Φ130mm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,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型空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。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。

应力计的外径为35.5mm,工作长度为150mm,可安装在直径为36—38mm的小钻孔中。

应力计具有良好的绝缘防水性能。


 
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