测量岩体变形应力方法(常用的地应力测量方法有几种)
1.常用的地应力测量方法有几种
地应力（场）的测量，在概念 上可分为广义和狭义两种。
广义的地应 力（场）测量是指运用地质调查和仪器测定及分析的方法，确定地壳不同时间、空间的点应力状态。狭义的地应力（场） 测量是指应用钻孔和仪器的方法，进行 点应力绝对值的测量，主要确定现今的 地应力和地应力场。
（1） 地质调查分析法① 构造及新构造应力场分析 主要工作方法及原理：调查工作区宏观构造带（线）的展布特征及新构造 运动形迹。适用范围：推求工作区主要构造形 成期的主应力方向、古构造应力场、现 今构造应力场。
优缺点：优点是定性较准确，缺点 是定量资料难获得。 ② 微构造法（数值计算法）测定构造应力场主要工作方法及原理：对工作区的 节理裂隙进行测量，查明节理裂隙面特 征并进行计算机处理。
适用范围：确定古构造应力场的分 期，应力能量，主应力的性质和方位。优缺点：优点是定性较准确，难以 取得定量资料。
主要工作方法及原理：采集工作区 ''内有代表性的岩样，对其组构变形及微 裂隙面的产状进行分析。 适用范围：推求岩石变形期的构造 应力，确定主应力的性质和方位。
优缺点：优点是定性较准确，缺点 是定量资料难获取。（2） 钻孔地应力绝对值测量① 应力解除法主要工作方法及原理：在需测定的 岩体上钻一测量孔并装设测量原件观测 初始读数，然后用套孔法使该单元岩体与基础分离（也即使该单元岩体上所受 的应力解除）。
此时，由原应力作用产 生的应变就相应恢复，用-量元件测出 应力解除后的应变值，即可由应变与应力关系求得测点的应力值。适用范围：假定岩体是各向同性、均匀连续的弹性体。
又可分为：岩体表 面应力解除法、孔底应力解除法（由于爆破的影响、岩体表面会受到一定程度的扰动或破坏，用表面应力解除法会造 成一定误差，利用孔底应力解除法可提 高测量精度），孔壁应力解除法（可量 测岩体三维应力状态）。 优缺点：优点是可以实现单孔测量 全应力，测试方便，费用较低。
缺点包括：岩体需完整，易受岩石晶粒粗细及微裂 隙的影响；应变计的粘贴和防潮技术复 杂，尤其孔中有水时难度更大；量测深 度浅，一般量测仅30m~50m；计算应力时尚需使用间接测得的岩石弹性模 量，常影响精度。 ② 应力恢复法主要工作方法及原理：先整平测定 点岩石，在其表面安装测量应变的仪器 测试初始读数，然后在岩体上开槽将其应力解除，并将液压压力枕放入槽中， 用水泥砂浆填充空隙，待干后用压力枕 对槽壁岩体施加压力，至其恢复到初始 读数为止，此时的压力即可近似地看作 岩体应力解除前岩体所受的应力值。
适用范围：使用了解围岩应力在平 面上的分布特征。优缺点：优点是能直接测得应力。
方法简便，可避免使用岩石弹性模量换 算带来的误差。缺点包括：岩壁开槽深度受限制， 测量深度浅。
只能测得已知主应力方向 的应力大小，而且是围岩爆破松动圈的二次应力，一般数值偏低。 ③ 水压致裂法主要工作方法及原理：首先用注水 泵向放置在钻孔中的一对可膨胀的橡胶 封隔器注水，使其膨胀将所要测量的井段封隔开来。
然后用高压水泵将压裂液 注入到封闭井段中，使得被封闭井段内 的水压不断增加，直到并壁岩石破裂为 止。记录注入流体的压力随时间的变化 及流体的流量，即可计算出测点水平地应力的大小。
再给可膨胀的印模橡胶管 注液加压，将破裂印痕印记下来，并用 井下定向仪测定其方向，印痕的方向就 是最大水平主应力方向。适用范围：假定岩体是脆性、线性、弹性、各向同性、非渗透性的均匀介质， 并且岩体的铅直应力与钻孔平行。
优缺点：优点是直接测定地壳深部 的地应力数值比较准确。 测量简便，适 用条件广泛：完整、破碎岩体、有水、无水、深孔、浅孔均可测量。
缺点包括： 在数值解释方面（如地形影响、岩石弹 性模量与应力之间的关系）尚存在一些 问题。测试费用较高。
2.岩石应力怎么测试
岩石应力测试适用于均质岩体，可采用孔壁、孔底和表面应力测试。
用钻孔岩心法测求三向、双向应力；用掏槽法测求岩体表面单向应力。 （一）、表面应力测试 1、应力解除法 1 试验的适用条件 试验适用于坚硬完整和半坚硬完整的岩体，测量岩体表面的应力状态； 2 试验的布置 测点应布置在不受开挖爆破破坏的岩面。
常用的主要设备有：静态电阻应变仪、应变片（应变花>、惠斯登电桥、防护罩、钻机及辅助设备、粘结剂及屏蔽线等。 3 试验的主要技术要求 4 试验成果的分析 1） 计算各级解除深度下的应变值 εi=εn-εo 式中 εi-某一级解除深度的应变值（με）； εn-某一级解除深度应变仪读数（με）； εo-应变花初读数（με）。
2） 绘制应变花各应变片的应变值（εi）与相对解除深度（h/D）的关系曲线。 2、应力恢复法 1 试验的适用条件同（表面）应力解除法。
2 试验的布置 测点布置及应变量测仪及应变片同（表面）应力解除法。应力恢复设备包括液压枕、油泵及压力表等。
3 试验的主要技术要求 4。试验成果的分析 参照应力解除法计算式计算岩体表面应力。
（二）、孔壁应力测试 1、试验的适用条件 试验适用于地下水位以上、完整或较完整的细粒岩体，用套孔应力解除法测量岩体内某点的三向应力大小和方向。 2、试验的布置 3、试验的主要技术要求 1） 用φ130mm钻头钻至预定深度，取出岩芯，磨平孔底。
2） 用φ46mm钻头同心钻测孔，同心度（即大、小孔圆心差距）宜小于2mm，孔深约50cm。 （三）、孔底应力测试 1、试验的适用条件 试验适用于地下水位以上完整和较完整的细粒岩体，用孔底面应力解除法测量岩体内某点的平面应力大小和方向。
如测求岩体内某点的三向应力状态，应在同一平面内用三个钻孔交汇于该点的方法。 2、试验的布置 测点的布置要求同孔壁应力测试。
主要的设备有：“门塞”应变计及安装器；静态电阻应变仪及辅助设备；坑道钻机，金刚石钻头（φ76mm），孔底磨平钻头及钻机辅助设备等。 3、试验的主要技术要求 1） 将钻孔钻至预定深度后，取出岩芯，观察节理发育情况，判明孔底岩体是否满足测试要求，不能满足时应继续钻进。
2） 清除孔底残留岩芯，用金刚砂细磨钻头磨平孔底，并用水冲洗干净和高压风吹干，再用丙酮擦洗孔底。 3） 孔底涂一层环氧树胶后，用安装器将检查合格的应变计（见下图）送至孔底并粘贴好。
4）将应变片与应变仪接通、预调平衡，测记初始读数，连续三次（10min读一次）读数小于±5微应变即视为稳定，然后取出安装器，记取孔深及孔的方位、倾角。 5） 钻孔进行应力解除，钻至10~20cm时停止钻进，取出岩芯并清洗干净，装上安装器，测记解除后的应变稳定读数。
6） 将应变测试获取的岩芯进行弹性模量E、泊松比μ的室内试验。 测试的工作程序见下图。
a-孔底磨平；b-粘贴应变计；c-套孔应力解除；d-取出岩芯。
3.岩体的变形有哪些特点
1 岩体的单轴和三轴压缩变形特征
(1)岩体应力-应变全过程曲线
①在加载过程，结构面压密与闭合，应力-应变曲线，呈上凹型。
②中途卸载有弹性后效现象和不可恢复残余变形。这是结构面闭合、滑移、错动造成的。
③完全卸载，再加载形成形式上的“开环型”曲线，这也是弹性后效造成的。
④峰值强度后，岩体开始破坏，应力下降较缓慢，仍有残余应力，这是岩体结构效应。
2岩体剪切变形特征
①在屈服点前，变形曲线与抗压变形相似，上凹型。
②屈服点后，某个结构面或结构体首先剪坏，随之出现一次应力下降。峰值前可能发现多次应力升降。升降程度与结构面或结构体强度有关，岩体越破碎，应力降反而不明显。
③当应力增加到一定应力水平时，岩体剪切变形已积累到一定程度，没剪破的部位以瞬间破坏方式出现，并伴有一次大的应力降。
④随后产生稳定滑移
3岩体各向异性变形
试件模型：12mmX12mmX36mm的块体单元
x=1表示贯通， x =0为完整试件， x为分离度
①岩体力学性质具有各向异性，变形、破坏机制、强度特征不同。
②工程布置要考虑如何扬长避短，充分发挥岩体自身强度，维持工程稳定性。
其他详见 ：
4.应力应变测试常用的方法有哪些
常见的应力测试方法
应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。
我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有： 测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。
5.煤岩体应力测试
岩体应力是工程岩体稳定性分析及工程设计的重要参数。
目前，岩体应力主要靠实测求得，特别是构造活动较强烈及地形起伏复杂的地区，自重应力理论将无力解决岩体应力问题。由于岩体应力不能直接测得，只能通过量测应力变化而引起的诸如位移、应变等物理量的变化值，然后基于某种假设反算出应力值。
因此，目前国内外使用的所有应力量测方法，均是在平硐壁面或地表露头面上打钻孔或刻槽，引起岩体中应力扰动，然后通过用各种探头量测由应力扰动而产生的各种物理量变化值的方法来实现。常用的应力量测方法主要有：应力解除法、应力恢复法和水压致裂法等，这些方法的理论基础是弹性力学。
因此，岩体应力测试均视岩体为均质、连续、各向同性的线弹性介质。4.3.4.1 应力解除法（1）基本原理应力解除法的基本原理是：岩体在应力作用下产生变形（或应变）。
当需测定岩体中某点的应力时，可将该点一定范围内的岩体与基岩分离，使该点岩体上所受应力解除。这时由应力产生的变形（或应变）相应恢复。
通过一定的量测元件和仪器量测出应力解除后的变形值，即可由确定的应力与应变关系求得相应应力值。应力解除法根据测量方法不同可分为表面应力解除法、孔底应力解除法和孔壁应力解除法三种。
本节仅介绍孔壁应力解除法。孔壁应力解除法（或称钻孔套芯应力解除法）。
该方法的基本原理是在钻孔中安装变形或应变测量元件，测量套芯应力解除前后钻孔半径变化值（径向位移），用该孔径变化值来确定岩体应力值（图4-44）。目前常用的变形测量元件有：门塞式应变计、光弹性应变计、钢环式钻孔变形计、压磁式钻孔应力计和空心包体式单孔全应力计等。
（2）试点选择与地质描述在平硐壁面或地表露头面上选择代表性测点，用130mm岩心钻头打一钻孔至测量点，其深度应超过扰动影响区；在平硐内进行测试时，其深度应超过硐室直径的2倍；同时使测点一定范围内岩性均匀无突变，岩心无大的裂隙通过。地质描述内容包括：岩心的煤岩名称、结构及主要矿物成分；结构面类型、产状、宽度、充填物情况及测点的地应力现象；钻孔岩心形状及RQD值等，同时提交测点剖面图及钻孔柱状图等。
图4-44 孔壁应力解除法示意图4.3.4.2 应力恢复法（1）基本原理应力恢复法一般在平硐壁面（也可在地表露头面）上进行。在岩面上切槽，岩体应力被解除，应变也随之恢复；然后在槽中再埋入液压枕，对岩体施加压力，使岩体的应变恢复至应力解除前的状态；此时，液压枕施加的压力即为应力解除前岩体受到的应力，这一应力值实际上是平硐开挖后壁面处的环向应力。
通过量测应力恢复后的应力和应变值，利用弹性力学公式即可求解出测点岩体中的应力状态。根据所采用应变计的类型不同，应力恢复法可分为钢弦应变计法、电阻片法和光弹应变计法，本节仅介绍电阻片法。
应力恢复法适用于坚硬、半坚硬完整岩体。（2）试点制备与地质描述在平硐壁面上选择岩体完整部位加工制备试点。
首先在试点大于2倍液压枕边长的范围内进行粗加工，要求岩面起伏差不超过0~5cm。然后在选定粘贴电阻应变花的部位进行细加工，其范围应不小于应变花直径的2倍，用手提式砂轮或磨平钻头磨平整。
试点的地质描述同承压板法。
6.常见确定岩体变形参数的原位试验有哪几种
参数？原位测试在工程勘察中很重要。
主要有土体原位测试和掩体原位测试。其中：土体原位测试有：载荷试验，静力触探，旁压试验，圆锥动力触探实验和标准贯入实验，十字板剪切实验，抽注水实验。
这些实验一般都可以得到一下参数：地基土承载力特征值fk。地基土的变形模量E。
基础的沉降量，划分土层剖面，确定沙土孔隙比、相对密度，粉土、粘性土的稠度，估算图的强度、变形，反算地基土不排水抗剪强度。岩体原位测试有：波速实验、岩体变形实验，现场直剪实验，岩体应力测试。
得到的参数跟上面的基本一样。上学期学过的，希望对你有用。
7.简述控制围岩变形应采取哪些措施
1、围岩变形是坑探工程类的专业术语之一，是围岩发生流变、蠕变、徐变、位移、沉降及底鼓的总称。
2、围岩变形的表现：松散、破碎围岩体的冒落、塌方，软弱和膨胀性土岩土体的局部和整体的径向大变形和塌滑，山体变形，以及坚硬完整岩体中的岩爆。
3、控制围岩变形的方式根据工程特点会有不同方式，针对目前地下工程围岩变形及控制问题的复杂性和迫切性，在理论和试验的基础上提出了复合不耦合定向断裂爆破装药结构；煤矿企业通常是可以通过预注浆加固围岩的方式来有效控制围岩变形；U型钢支架等等。
