地應(yīng)力測(cè)量方法研究綜述

1、第29卷第2期2008年4月華 北 水 利 水 電 學(xué) 院 學(xué) 報(bào)Journa l o f N orth Ch i na Institute ofW ate r Conse rvancy and H ydro electr i c Pow er V o l 29N o 2A pr .2008收稿日期:2008-01-19作者簡(jiǎn)介:景 鋒(1974 ,男,山西永濟(jì)人,工程師,主要從事巖石力學(xué)、安全監(jiān)測(cè)及地應(yīng)力測(cè)試等方面的研究.文章編號(hào):1002-5634(200802-0071-05地應(yīng)力測(cè)量方法研究綜述景 鋒1,梁合成2,邊智華1,劉元坤1(1.長(zhǎng)江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)試驗(yàn)室,湖北武

2、漢430070;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院,湖北武漢430071摘 要:對(duì)于深埋巖石工程,巖體的地應(yīng)力狀態(tài)直接關(guān)系到工程和區(qū)域的穩(wěn)定性.通過收集大量的國(guó)內(nèi)外有關(guān)地應(yīng)力的研究資料,回顧了地應(yīng)力測(cè)量的發(fā)展歷程,總結(jié)了各種地應(yīng)力測(cè)量方法的適用范圍,基于今后巖石工程所呈現(xiàn)的新特點(diǎn)和新問題,探討了地應(yīng)力測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì).關(guān)鍵詞:地應(yīng)力;測(cè)量方法;適用范圍;發(fā)民趨勢(shì)中圖分類號(hào):TD 311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A地應(yīng)力不僅是決定區(qū)域穩(wěn)定性的重要因素,而且是地下或地面開挖巖土工程變形和破壞的作用力.地應(yīng)測(cè)量是確定工程巖體力學(xué)屬性、進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析、實(shí)現(xiàn)巖土工程開挖設(shè)計(jì)和決策科學(xué)化的前提1.隨著我國(guó)西部大開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)

3、,將興建一大批高海拔、超埋深、高溫差的大型地下工程,地應(yīng)力對(duì)工程的穩(wěn)定性影響越來越大,如巖爆、瓦斯突出、圍壓大變形、頂板垮落、底板突水等一系列地質(zhì)災(zāi)害都與地應(yīng)力有關(guān).因此,地應(yīng)力測(cè)量與研究已成科研人員和工程界最關(guān)心的問題之一2.1 國(guó)內(nèi)外地應(yīng)力測(cè)量的研究歷程世界第1次地應(yīng)力實(shí)測(cè)是美國(guó)1932年對(duì)哈佛大壩的泄水隧道表面應(yīng)力的解除法測(cè)量3.但是直到20世紀(jì)50年代,哈斯特利用壓磁應(yīng)力計(jì)在瑞典拉伊斯瓦爾鉛礦和斯堪的納維亞半島4個(gè)礦區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模地應(yīng)力測(cè)量,并首次發(fā)表了近地表地層中的實(shí)測(cè)水平應(yīng)力高于垂直應(yīng)力的成果,此后地應(yīng)力測(cè)量才迅速在歐洲、北美洲、南澳洲和亞洲開展,僅在1960 1974年間,在0.

4、53.0m 的鉆孔中就完成了3萬多次的地應(yīng)力測(cè)量.B r own &H oek(1978統(tǒng)計(jì)了全球?qū)崪y(cè)地應(yīng)力隨埋深的分布規(guī)律4100H +0.3 H + h 2 v 1500H+0.5, v =0.027H (1式中: v , H , h 分別為垂直應(yīng)力、最大和最小水平主應(yīng)力(MPa;H 為埋深(m .Bro w n&H oek 研究表明,地殼淺部垂直應(yīng)力基本等于巖層自重,而水平地應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力,并隨埋深增加,應(yīng)力呈向靜水壓力狀態(tài)過渡的趨勢(shì),靜水壓力假設(shè)只是地應(yīng)力狀態(tài)的一個(gè)特例,簡(jiǎn)化了對(duì)地應(yīng)力成因和分布規(guī)律的認(rèn)識(shí).20世紀(jì)60年代中期前,地應(yīng)力測(cè)量還處于平面應(yīng)力水平,方法

5、有:扁千斤頂法、光彈應(yīng)力計(jì)法、應(yīng)變計(jì)法、孔徑變形計(jì)法、孔底應(yīng)變計(jì)法等,測(cè)深多在幾十米內(nèi).文獻(xiàn)5完善了水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)量原理和技術(shù),使美國(guó)率先進(jìn)入了實(shí)用階段.60年代中期,南非科學(xué)和工業(yè)研究委員會(huì)(CS I R 研制成功了三軸孔壁應(yīng)變計(jì),可在單點(diǎn)獲得三維地應(yīng)力,澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)和工業(yè)研究組織(CS I R O 研制出了CSI RO 型三軸空心包體應(yīng)變計(jì).80年代,瑞典國(guó)家電力局研制了水下鉆孔三向應(yīng)變計(jì),配有井下采集,測(cè)深達(dá)500多m.隨著震源機(jī)制分析逐步成熟,60年代建立了世界地震臺(tái)網(wǎng).Zoback(1992年根據(jù)大量實(shí)測(cè)資料編制了首張世界應(yīng)力圖(W SM .我國(guó)地應(yīng)力測(cè)量與研究起于20世紀(jì)5

6、0年代末,李四光和陳宗基為主要?jiǎng)?chuàng)始人,首次于1962 1964年在三峽平善壩址獲得了巖體表面應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果.1964年在大冶鐵礦進(jìn)行了國(guó)內(nèi)首次應(yīng)力解除法測(cè)量.到了70年代后,我國(guó)地應(yīng)力測(cè)量快速發(fā)展,1980年10月在河北易縣首次成功進(jìn)行了水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)量,現(xiàn)測(cè)量深度已突破2000m.1984年引進(jìn)并改進(jìn)了瑞典的深鉆孔水下三向應(yīng)變計(jì),使其最大測(cè)量深達(dá)530m.之后,空心包體應(yīng)變計(jì)研制成功.再后相繼對(duì)我國(guó)以前的地震記錄進(jìn)行了初步的震源機(jī)制分析和對(duì)我國(guó)大陸構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境進(jìn)行了系統(tǒng)研究6.2 地應(yīng)力測(cè)量方法7-21地應(yīng)力測(cè)試方法有上百種,不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)有不同的劃分結(jié)果,從測(cè)量原理上可分為地應(yīng)力直接測(cè)量

7、法和地應(yīng)力間接測(cè)量法.直接測(cè)法通過擾動(dòng)巖石的初始條件,以產(chǎn)生應(yīng)變、變形、裂隙張開等;間接地應(yīng)力測(cè)量是基于對(duì)與地應(yīng)力有關(guān)現(xiàn)象分析.根據(jù)地應(yīng)力測(cè)量時(shí)的操作特點(diǎn),又可分為鉆孔應(yīng)力測(cè)量、利用巖芯地應(yīng)力測(cè)量、巖石表面應(yīng)力測(cè)量、地質(zhì)構(gòu)造分析等幾類方法,見表1.表1 根據(jù)操作特點(diǎn)的地應(yīng)力測(cè)量方法分類序號(hào)分類地應(yīng)力測(cè)量方法1鉆孔應(yīng)力測(cè)量法HF法應(yīng)力解除法HTPF法鉆孔崩落法2利用巖芯測(cè)量法應(yīng)變恢復(fù)法巖芯餅化K a i ser法3巖石表面測(cè)量法扁千斤頂法表面解除法4地質(zhì)構(gòu)造分析法震源機(jī)制分析法斷層滑移法5其他方法應(yīng)力場(chǎng)反演2.1 水壓致裂法水壓致裂法地應(yīng)力測(cè)試是通過在鉆孔中封隔一小段鉆孔,然后向封隔段注入高壓流

8、體,從而確定原位地應(yīng)力的一種方法.水壓致裂法的2種方法試驗(yàn)設(shè)備相同,都有封隔器、印模器,使用高壓泵泵入高壓液體使圍巖產(chǎn)生新裂隙或使原生裂隙重張.2.1.1 常規(guī)水壓致裂法(HF法HF法是從射井方法移植而來,假定鉆孔軸向?yàn)?個(gè)主應(yīng)力方向,巖石均質(zhì)、各向同性、連續(xù)、線彈性,采用抗拉破壞準(zhǔn)則,在垂直于最小主應(yīng)力方向出現(xiàn)對(duì)稱裂縫,其僅能測(cè)得垂直于鉆孔橫截面上的二維應(yīng)力.在構(gòu)造作用弱和地形平坦區(qū),垂直孔所測(cè)結(jié)果可代表2個(gè)水平主應(yīng)力,垂直應(yīng)力約等于上覆巖體自重,裂縫方位為最大水平主應(yīng)力方位.HF法測(cè)試周期短,不需要巖石力學(xué)參數(shù)參與計(jì)算,適合工程初勘階段,不需試驗(yàn)洞,可進(jìn)行大深度測(cè)量,是目前惟一一種可直接進(jìn)

9、行深部地應(yīng)力測(cè)定的方法.通過對(duì)HF法的改進(jìn),德國(guó)大陸科學(xué)深鉆計(jì)劃(KTB在主孔6000m和9000m處已成功獲得了地應(yīng)力資料.H F法是一種平面應(yīng)力測(cè)量方法,為獲得三維應(yīng)力,Y M izutaI和M Kuriyaga w aE提出3孔交匯地應(yīng)力測(cè)量,我國(guó)長(zhǎng)江科學(xué)院和地殼所也進(jìn)行了大量的測(cè)試.但研究表明,當(dāng)鉆孔軸向偏離主應(yīng)力方向 15 ,其結(jié)果就有疑問,要精確獲得三維地應(yīng)力較困難.為此,文獻(xiàn)7基于最小主應(yīng)力破壞準(zhǔn)則,對(duì)3孔交匯H F法測(cè)試?yán)碚撨M(jìn)行了完善,其有助于提高測(cè)量結(jié)果的計(jì)算精度,但還有待足夠的測(cè)量數(shù)據(jù)來驗(yàn)證.2.1.2 原生裂隙水壓致裂法(HTPF法HTPF法是H F法的發(fā)展,其要求在含有

10、原生節(jié)理和裂隙的鉆孔段進(jìn)行裂隙重張?jiān)囼?yàn)以確定原位應(yīng)力.HTPF法假定裂隙面是平的,且面上應(yīng)力一致.對(duì)于深孔三維地應(yīng)力直接測(cè)量,HTPF法可進(jìn)行大尺度的地殼地應(yīng)力測(cè)試,很有發(fā)展前途.HTPF法同H F法相比,假設(shè)少,不需考慮巖石破壞準(zhǔn)則和孔隙水壓力,在單孔中便可獲得三維地應(yīng)力.但用HTPF法測(cè)試費(fèi)時(shí),且裂隙產(chǎn)狀和位置的確定誤差都可降低計(jì)算精度.2.2 套鉆孔應(yīng)力解除法套鉆孔應(yīng)力解除法根據(jù)解除方式和傳感器的安裝部位分為探孔應(yīng)力解除法、孔底應(yīng)變解除法和孔壁切割解除法.探孔應(yīng)力解除法根據(jù)傳感器的類型可分為孔壁應(yīng)變法和孔徑變形法.2.2.1 孔壁應(yīng)變法孔壁應(yīng)變法基于巖石各向同性、均質(zhì)、連續(xù)、線彈性的假設(shè)

11、,通過孔壁6個(gè)以上不同方向的應(yīng)變值來計(jì)算巖體的三維地應(yīng)力.孔壁應(yīng)變法又可分為直接粘貼方法和包體方法.CSI R型三軸應(yīng)變計(jì)就是將應(yīng)變?cè)苯淤N到孔壁中.空心包體是將應(yīng)變?cè)N到薄筒壁中,再用膠將薄筒和孔壁粘結(jié),典型的如澳大利亞CSI RO型空心包體應(yīng)變計(jì)和長(zhǎng)江科學(xué)院的CKY- 空心包體應(yīng)變計(jì)(如圖1所示.還有一種實(shí)心圓柱式包體技術(shù),由于受包體材料和巖石物理力學(xué)性質(zhì)差異影響大,已基本不用.孔壁應(yīng)變法最大的優(yōu)點(diǎn)是單孔單點(diǎn)可準(zhǔn)確測(cè)量巖體的三維地應(yīng)力,缺點(diǎn)是:對(duì)巖石的完整性要求高,巖芯解除長(zhǎng)度大于4060c m,并且在巖芯易餅化時(shí)測(cè)試很難成功;存在應(yīng)變?cè)恼迟N、防潮、全72 華 北 水 利 水 電

12、學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 2008年4月過程測(cè)量和定向等問題;受溫度變化、巖性差異影響大,測(cè)量結(jié)果離散性大 .1 電纜;2 安裝桿;3 安裝定向銷釘;4 密封圈;5 補(bǔ)償室;6 盛膠囊;7 應(yīng)變叢;8 銷釘;9 活塞;10 出膠孔;11 導(dǎo)向器;12 鉆孔圖1 CKY - 型空心包體式3向應(yīng)變計(jì)結(jié)構(gòu)圖目前國(guó)內(nèi)空心包體最大測(cè)試深度是長(zhǎng)江科學(xué)院在惠州抽水蓄能水電站創(chuàng)下的530m 記錄.2.2.2 孔徑變形法孔徑變形法基本上分為直接測(cè)量孔徑變形或通過測(cè)量環(huán)向變形反算徑向變形2種方式,常用的有USB M 型鉆孔變形計(jì)和鋼環(huán)式應(yīng)變計(jì)等.測(cè)試過程與孔壁應(yīng)變法相同,都先把探頭安裝到小孔內(nèi),再進(jìn)行解除,克服了空心包體材

13、料與巖體的差異帶來的影響,2種方法都通過感應(yīng)元件的觸頭與鉆孔孔壁緊密接觸來測(cè)量孔徑變形.因感應(yīng)元件不與孔壁解除,方便標(biāo)定,變形計(jì)的線性、重復(fù)性、穩(wěn)定性好,防水性強(qiáng),靈敏度較高,且測(cè)量周期短,可重復(fù)使用.2.2.3 孔底應(yīng)變法孔底應(yīng)變法可分為平底和錐體2種,在底面貼上3個(gè)以上的應(yīng)變片進(jìn)行測(cè)量,不需要先鉆小導(dǎo)孔,對(duì)巖芯的完整性要求不高,僅5c m 長(zhǎng)即可,適合破碎巖體以及高應(yīng)力巖芯易餅化區(qū),測(cè)試成功率高,周期短,我國(guó)曾進(jìn)行過大量的測(cè)試,但目前應(yīng)用已較少,在國(guó)外卻得到了廣泛應(yīng)用.孔底應(yīng)變法的缺點(diǎn)是僅能獲得平面應(yīng)力,且孔底必須打磨平滑或磨成錐體,在水下測(cè)試成功率低,若想獲得三維地應(yīng)力結(jié)果,通常需在3個(gè)

14、以上不同方向鉆孔中進(jìn)行測(cè)試.2.3 應(yīng)力恢復(fù)法應(yīng)力恢復(fù)法有時(shí)也被稱為應(yīng)力補(bǔ)償方法,應(yīng)用最廣泛的是扁千斤頂法.扁千斤頂法最初主要是在土木工程中作為監(jiān)測(cè)應(yīng)力變化的一種手段,它的主要缺點(diǎn)是:在測(cè)量時(shí),由于一個(gè)扁槽的測(cè)量只能確定測(cè)點(diǎn)處垂直于扁千斤頂方向的應(yīng)力分量,要確定測(cè)點(diǎn)的6個(gè)應(yīng)力分量就必須沿測(cè)點(diǎn)不同方向切割6個(gè)扁槽,這樣可能會(huì)使扁槽之間相互干擾而使得測(cè)量的結(jié)果失去意義;該法僅局限于地下巷道、洞室表面的應(yīng)力測(cè)量,受開挖擾動(dòng)影響大;測(cè)試結(jié)果的可靠性受測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件影響較大,因而在一定程度上限制了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用.目前該法已很少被用于地應(yīng)力測(cè)量,但在礦山中仍被作為監(jiān)測(cè)礦柱和圍巖應(yīng)力變化的一種方法.

15、2.4 鉆孔崩落法鉆孔崩落是孔壁巖石在高應(yīng)力作用下發(fā)生破壞脫落掉塊的現(xiàn)象,最初僅能獲得鉆孔橫截面上的最大主應(yīng)力方向.它借助于地球物理測(cè)井、深部巖體的變形破壞機(jī)理和室內(nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果,根據(jù)崩落形狀要素及巖石的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角可估算應(yīng)力大小.該法最大水平主應(yīng)力方向測(cè)試較精確,但應(yīng)力量值計(jì)算精度還需進(jìn)一步的提高;當(dāng)鉆孔不存在崩落時(shí),就不能獲得相關(guān)的地應(yīng)力信息;另若巖石各向異性或非均質(zhì)性突出,也會(huì)給地應(yīng)力量值和方位的確定帶來很大誤差.2.5 震源機(jī)制分析法震源機(jī)制分析法是了解地下深處應(yīng)力狀態(tài)的最主要方法.當(dāng)震源體積相對(duì)于所研究區(qū)域很小時(shí),可將其近似看成是點(diǎn)源,根據(jù)一組震源機(jī)制解或地震矩張量確定該組地震所

16、在區(qū)域的平均構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的主應(yīng)力方向和應(yīng)力比.震源機(jī)制解通常給出地震斷層面及與地震斷層面正交的輔助面的空間位置,多數(shù)情況只能給出這一對(duì)垂直面的空間位置.現(xiàn)在實(shí)際中還發(fā)展了多震源機(jī)制解法.但震源實(shí)際過程復(fù)雜,難用沿平面的純剪切錯(cuò)動(dòng)描述.目前,已用測(cè)定震源的地震矩張量來代替雙力偶模型的震源機(jī)制解答,也可用求多個(gè)地震的平均地震矩張量的主軸方向來推斷地震所在地區(qū)的主應(yīng)力方向.常用震源模型建立在線彈性理論基礎(chǔ)上,其導(dǎo)出的地震引起的位移場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)本質(zhì)上都是以某個(gè)不為零的初值作為參考狀態(tài),理論上只能確定震源區(qū)地震引起的應(yīng)力變化、大區(qū)域的空間構(gòu)造應(yīng)力方向以及3個(gè)主應(yīng)力的相對(duì)大小,而不能得到絕對(duì)值.但地震

17、波從震源發(fā)出后,在傳播途徑中可攜帶傳播介質(zhì)受應(yīng)力作用的信息.因此,有利用地震波研究傳播介質(zhì)的應(yīng)力狀態(tài)的可能性.2.6 凱塞效應(yīng)法(Kaiser 法1950年德國(guó)學(xué)者凱塞(Ka iser發(fā)現(xiàn),受過應(yīng)力作用的巖石被再次加載時(shí),在未達(dá)到上次加載應(yīng)力前,巖石基本沒有聲發(fā)射,在達(dá)到并超過上次加載的應(yīng)力后,聲發(fā)射顯著增加.從很少產(chǎn)生聲發(fā)射到大量產(chǎn)生聲發(fā)射的轉(zhuǎn)折點(diǎn)被稱為K aiser 點(diǎn),Ka ise 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為材料在歷史上受到的最高應(yīng)力.古德曼(Good m an在20世紀(jì)60年代初通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了巖石材料具有Ka iser 效應(yīng).若利用巖芯地下定位或古地磁法確定巖芯方位,確定不同方向巖芯的最大應(yīng)力

18、值,可得三維應(yīng)力狀態(tài).K aiser 法地應(yīng)力測(cè)量可73第29卷第2期景 鋒等: 地應(yīng)力測(cè)量方法研究綜述方便測(cè)量其他方法很難到的深度.K aiser法存在記憶的多期性和記憶衰退問題,且試驗(yàn)圍壓對(duì)結(jié)果影響大.當(dāng)鉆孔很深時(shí),巖芯定位多采用古地磁法,但巖芯從被磁化到現(xiàn)在,巖芯的方位在地下可能發(fā)生變化.2.7 應(yīng)變恢復(fù)法應(yīng)變恢復(fù)法包括非彈性應(yīng)變恢復(fù)法和差應(yīng)變曲線分析法.盡管非彈性應(yīng)變恢復(fù)法測(cè)定原位應(yīng)力由沃伊特(Vo i g ht1968年提出,但首次成功應(yīng)用則是由圖菲爾(Teufe l在1982年首次完成的當(dāng)巖芯從周圍巖體分離之后會(huì)因應(yīng)力釋放而產(chǎn)生變形,認(rèn)為變形由瞬時(shí)彈性變形和非彈性恢復(fù)變形組成.假定

19、非彈性恢復(fù)應(yīng)變和總的恢復(fù)應(yīng)變成正比,主非彈性恢復(fù)的方向和原巖石主應(yīng)力方向相一致,并已知巖石的本構(gòu)關(guān)系,就可以確定原位應(yīng)力的大小和方向.應(yīng)變恢復(fù)法在巖芯中存在溫度變化、巖芯失水崩解、孔隙壓力變化、巖石各向異性、應(yīng)變恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、巖芯定位精度差等影響時(shí),測(cè)量精度差.實(shí)際中會(huì)碰到應(yīng)力恢復(fù)法測(cè)得的應(yīng)力方位與解除法不符,這主要與應(yīng)變恢復(fù)法僅能測(cè)得部分小應(yīng)變有關(guān).但隨著測(cè)試精度的提高,以及大測(cè)深的優(yōu)勢(shì),應(yīng)變恢復(fù)法也是深部和非常深部巖體的一種有效的地應(yīng)力測(cè)量方法.2.8 其他方法此外還有原子磁性共振法、放射性同位素法、地質(zhì)資料分析法、地球物理探測(cè)法、巖芯微裂隙統(tǒng)計(jì)法等,這些方法局限于探測(cè)大范圍內(nèi)的地殼應(yīng)力狀態(tài)

20、,還不能夠?yàn)楣こ探ㄔO(shè)提供可靠的地應(yīng)力資料.但對(duì)于不同研究程度和工程設(shè)計(jì)階段,可對(duì)巖體的地應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估.3 地應(yīng)力測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)隨著深部巖體工程出現(xiàn)的新特征,如:巖體處于高應(yīng)力、高地溫、高孔隙水壓力環(huán)境中,巖體結(jié)構(gòu)特征呈埋深越大,巖塊越小,小結(jié)構(gòu)面越多的趨勢(shì);深部巖體的非線性、非連續(xù)性與非協(xié)調(diào)性突出等.傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學(xué)在部分情況下已無法解釋,相應(yīng)的測(cè)試技術(shù)和理論需進(jìn)一步完善.對(duì)于一般工程目的的局部地應(yīng)力測(cè)量,由于測(cè)深相對(duì)淺,傳統(tǒng)的套鉆孔應(yīng)力解除法和H F法經(jīng)過多年發(fā)展,可滿足需要.而深部構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的測(cè)試與研究,是地球物理學(xué)和地球動(dòng)力學(xué)的基本課題,又是難題.目前深部地應(yīng)力直接測(cè)量的惟一方法是H

21、 F法,國(guó)外改進(jìn)的設(shè)備已可測(cè)9000m,而我國(guó)目前最大測(cè)深約2000m.根據(jù)國(guó)際上對(duì)深鉆、超深鉆的劃分標(biāo)準(zhǔn)(3000m以下為中淺鉆,5000m以上為超深鉆,我國(guó)還停留在中淺鉆孔地應(yīng)力測(cè)試水平.因此,需對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)水壓致裂設(shè)備進(jìn)行升級(jí),研制新型耐高溫、高壓的封隔器以及深孔成像技術(shù),并從理論上考慮巖體的非線性、孔隙彈性效應(yīng)和相應(yīng)的破裂準(zhǔn)則.在目前的地應(yīng)力測(cè)量水平下,對(duì)于具體的研究對(duì)象,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取多種方法.如當(dāng)鉆孔超過2000m后,鉆孔崩落的可能性大,此時(shí)應(yīng)結(jié)合鉆孔崩落法和其他如應(yīng)變恢復(fù)法、K aiser法等.因此,利用2種或2種以上方法綜合確定原地應(yīng)力是深部地應(yīng)力測(cè)量最現(xiàn)實(shí)的手段和一個(gè)發(fā)展趨

22、勢(shì).參 考 文 獻(xiàn)1于學(xué)馥,鄭穎人,劉懷恒,等.地下工程圍巖穩(wěn)定分析M.北京:煤炭工業(yè)出版社,1983.2周宏偉,謝和平,左建平.深部高地應(yīng)力下巖石力學(xué)行為研究進(jìn)展J.力學(xué)進(jìn)展,2005,35(1:91-99.3許忠淮.地應(yīng)力研究現(xiàn)狀與展望J.學(xué)科發(fā)展與研究,1990(5:27-34.4E T BROW N,E HOEK.T echnical no te trends i n re l ation-s h i ps bet ween measured i n-sit u stress and depthJ.J.R ock M ech.M i n.Sc.i&G eomech.,1978,

23、15:211-215. 5H a i m son B,Fa irhurst C.Initiati on and ex tensi on of hydrau-li c fractures i n ro ckJ.Soc.Pe t.Eng.J.,1967,期卷號(hào)不詳:310-318.6謝富仁,崔效鋒,張景發(fā).中國(guó)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)基本特征與分區(qū)M.北京:地質(zhì)出版社,2003.7劉允芳,羅超文,劉元坤,等.巖體地應(yīng)力與工程建設(shè)M.長(zhǎng)沙:湖北科學(xué)技術(shù)出版社,2000.8蔡美峰.地應(yīng)力測(cè)量原理和技術(shù)M.北京:科學(xué)出版社,2000.9C L j unggren,Y anti ng Chang,T Janson.

24、An overview o f rockstress m easure m ent me t hodsJ.Internationa l Journa l of R ock M echan i cs&M i n i ng Sc iences,2003,40:975-989.10Zoback M D.Injection i nduced earthquakes and crusta lstress at9k m dept h at the KT B deep drilli ng siteJ.Journa l o f G eophys i ca l R esearch,1997,102(B8

25、:l8477-l8491.11C Fa irhurst.Stress esti m ati on i n rock:a brief h isto ry andrev i ewJ.Inte rnati onal Journal o f Rock M echan i cs&M i n i ng Sc i ences,2003,40:957-973.12F T onon,B Am ade.i Stress in an isotropic rock m asses:aneng i neer i ng pe rspecti ve bu il d i ng on geolog i ca l kno

26、 w l edg eJ.Inte rnati onal Journal o f R ock M echan i cs&M i n i ngSciences,2003,40:1099-1120.13K M atsuk,i N K ag a.D eterrni nation of t hree di m ens i ona l in74 華 北 水 利 水 電 學(xué) 院 學(xué) 報(bào) 2008年4月situ stress from core d i scing based on analysis of pri nc i pal tens ile stressJ.Internationa l Jou

27、rna l o f R ock M echan -ics&M i n i ng Sc i ences ,2004,41:1167-1190.14謝富仁.地殼應(yīng)力觀測(cè)與研究J.國(guó)際地震動(dòng)態(tài),1999(2:1-7.15許忠淮.巖石層應(yīng)力場(chǎng)J.地震地磁觀測(cè)與研究,1997,18(1:18-37.16王連捷.地應(yīng)力測(cè)量及其在工程中的應(yīng)用M .北京:地質(zhì)出版社,2000.17李方全.套芯法、水壓致裂法原地應(yīng)力測(cè)量、鉆孔崩落及震源機(jī)制解分析所得結(jié)果的對(duì)比J.地震學(xué)報(bào),1992,14(2:149-155.18蔡美峰.地應(yīng)力及原位地應(yīng)力測(cè)量C/王思敏.中國(guó)巖石力學(xué)與工程世紀(jì)成就.江蘇:河海大學(xué)出版社,

28、2004:485-515.19王思敬.中國(guó)巖石力學(xué)與工程的世紀(jì)成就與展望C/西部大開發(fā)中的巖石力學(xué)與工程問題(中國(guó)巖石力學(xué)與工程第八次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.北京:科學(xué)出版社,2004:1-9.20錢七虎.非線性巖石力學(xué)的新進(jìn)展 深部巖體力學(xué)的若干關(guān)鍵問題C /西部大開發(fā)中的巖石力學(xué)與工程問題(中國(guó)巖石力學(xué)與工程第八次學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.北京:科學(xué)出版社,2004:10-17.21葛修潤(rùn),侯明勛.一種測(cè)定深部巖體地應(yīng)力新方法鉆孔局部壁面應(yīng)力全解除法J.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(23:3923-3927.R evie w of G eo -stressM easure m entM et hod

29、and Study JI N G Feng 1,LI ANG H e -cheng 2,B I A N Zh-i hua 1,L I U Yuan -kun1(1.K ey L aboratory o fG eo techn ica lM echanics and Eng ineer i ng ofM i n istry o fW ater R esources ,Y angtze R i ver Scientific R esearch Institute ,W uhan 430010,Ch i na ;2.Institute of Eng i neer i ng ,Ch i na U n i versity o fG eosciences ,W uhan 430071,