[发明专利]一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统

说明书

本发明提供了一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统，该方法包括：首先，利用压磁套芯解除确定目标钻孔预设深度处地壳岩体的基准平面主应力，以及确定压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的第二线性关系；然后，基于压磁解除探头设置于目标钻孔预设深度处的受力状态，调整放置于相应位置处的压磁解除探头上各第二压磁感应元件的受力状态；最后，实时测量调整后任一时刻压磁监测探头上各第二压磁感应元件的电压降，根据基准平面主应力、第二线性关系和当前电压降确定当前平面主应力,这样能够实时获取目标钻孔预设深度处的任一时刻的绝对地壳岩体平面主应力，从而实现对地壳岩体中某一目标钻孔预设深度的平面主应力的实时监测。

技术领域

本发明涉及岩体地应力测量技术领域，具体而言，涉及一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统。

背景技术

目前，地壳岩体介质有许多有别于其他介质的重要特性,由岩体的自重和地壳板块构造运动引起并保存的构造应力等因素导致岩体具有初始地应力(或简称地应力)是最具有特色的性质之一。就岩体工程而言，如不考虑岩体地应力这一要素，就难以进行合理的工程参数设计分析和得出符合实际的结论。

岩体应力现场测量是为了了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体的受力状态，为岩体加固及支护提供依据。岩体应力测量可以在钻孔中、基岩露头上和地下洞室的岩壁上进行，也可以在地下工程中根据两点间的位移来进行反算而求得。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：相关技术中要么只能测量某一目标位置处地壳岩体的绝对平面应力，要么只能测量某一目标位置任意时刻的地壳岩体平面应力变化趋势(因为测量所得数据无法实现有效地标定，实际上测量的是应力变化趋势，甚至不能准确地称之为应力变化量)，由此可知，未给出连续测量某一目标位置的地壳岩体平面应力的方法，因此，无法实现实时监测某一目标位置任意时刻的地壳岩体的绝对平面主应力。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统，以实现对地壳岩体中某一目标钻孔预设深度的平面主应力的实时监测。

第一方面，本发明实施例提供了一种地壳岩体平面应力的连续测量方法，包括：

在将应力测量设备中的压磁解除探头放置于地壳岩体中的目标钻孔预设深度处后，分别控制所述压磁解除探头上的各第一压磁感应元件沿直径方向向外伸出，直到所述第一压磁感应元件与岩体侧壁接触且所述第一压磁感应元件所受外力达到预设阈值，所述压磁解除探头的前端设置有至少三个第一压磁感应元件；

利用压磁套芯解除法确定所述目标钻孔预设深度处地壳岩体的平面主应力，以及确定应力测量设备中的压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的预加压力变化量与电压降之间的第二线性关系，所述压磁监测探头的前端设置有至少三个第二压磁感应元件；

在将所述压磁监测探头放置于已取出包裹岩体套芯的压磁解除探头的所述目标钻孔预设深度处后，调整所述压磁解除探头上各所述第二压磁感应元件的受力状态，以使各所述第二压磁感应元件的受力大小和受力方向与在所述岩体套芯解除过程中该岩体套芯四周的地壳岩体对各所述第一压磁感应元件的应力变化量和应力方向一致；

测量调整后任一时刻所述压磁监测探头上各所述第二压磁感应元件所承受的岩体应力变化量所对应的电压降；

将所述平面主应力作为所述目标钻孔预设深度处地壳岩体的基准平面主应力，根据所述基准平面主应力、所述第二线性关系和所述电压降确定所述目标钻孔预设深度处任一时刻地壳岩体的平面主应力。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述确定应力测量设备中的压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的预加压力变化量与电压降之间的第二线性关系，包括：