[发明专利]洞壁应力测试方法及其装置

摘要

本发明公开了一种用于隧道岩体应力的现场量测的洞壁应力测试方法及其装置，可使其测量结果更加准确可靠。该方法是使用同一岩芯和同一组测量应变花进行应力解除测量和应力恢复测量，其洞壁应力测试装置，包括上下对置的马鞍型压块，上下两块马鞍型压块上的圆弧槽对置形成的圆孔的大小与对其加载的岩芯的直径相适配，马鞍型压块上的圆弧槽的大小略小于半圆。此方法可最大限度的减小测量误差，还可利用监测应变花长期监测岩洞壁切向应力。该方法与传统方法相比，还具有操作简单、设备简单、成本低、测量准确可靠、适合于现场操作的优点，尤具适合于在隧道岩体应力的现场量测中应用。

主权项

1、洞壁应力测试方法，包括以下步骤：(1)应力解除法：a、在洞壁岩石的测点上粘贴一组由三片电阻应变片构成的测量应变花(1)用于现场测量，三片电阻应变片的粘贴方向分别为X方向、Z方向及其间45°方向，利用应变仪对测量应变花(1)测量其X方向、Z方向及其间45°方向上的初应变值ε00、ε450、ε900，其中：X方向为沿洞壁轴线的水平方向，Z方向为沿洞壁的垂直方向；b、钻取下测量应变花(1)处的岩芯(3)，利用应变仪对测量应变花(1)测量其X方向、Z方向及其间45°方向上的应变值ε0、ε45、ε90′，用应变值ε0′、ε 45′、ε90′与初应变值ε00、ε 450、ε900相减，得到应变差值Δε0、Δε45、Δε90；(2)应力恢复法：将取下的测量应变花(1)处的岩芯(3)放置在上下对置的马鞍型压块(4、5)的圆弧槽(6、7)中，马鞍型压块(4、5)的圆弧槽(6、7)的大小与岩芯(3)的直径相匹配，利用加载装置在马鞍型压块(4)上分别对岩芯(3)的测量应变花(1)的三个应变片的轴向方向进行加载，加载到应变花(1)各应变片的值恢复到对应的初应变值ε00、ε450、ε900，完成应力恢复，分别读取加载压力值FX、F45、FZ，经下列计算可得到二次应力的三个方向应力分量：σX＝α×FX×SP/A；σZ＝α×FZ×SP/A；σ45＝α×F45×SP/A；式中，FX、FZ、F45分别为应力恢复时加载装置的压力表读数，单位为MPa；SP为加载装置的活塞面积，单位为cm2；α为压力等效系数；A为岩芯的截面面积，单位为cm2。