基于声发射原理的原岩应 基于声发射原理的原岩应 力 测 量 方法 和 测试装置
本技术基于声发射原理进行原岩应力测试的一种方法。声发射发又称凯塞效应法,是岩石材料的凯塞效应来测量岩体原岩应力的一种方法。材料在受到外载荷作用时,期内部储存的应变能快速释放产生弹性波并发生声响的现象。1950 年,德国学者凯塞发现,受单向拉伸作用的材料在应力未达到材料的最大先期应力时,不会出现明显的声发射现象,但应力达到或者超过历史上所受的最大值之后,声发射率明显增加,这种现象称为凯塞效应。从很少产生声发射到大量产生声发射的转折点就是凯塞效应点,凯塞效应点的应力即为材料在历史上受到的最大应力。后来,古德曼在 20 世纪 60 年代初通过实验验证了材料具有凯塞效应,从而为应用这一技术测定岩石应力奠定了基础,根据凯塞效应,如果从原岩中取回定向岩芯制成岩石试件,通过对加工好的取自不同方向的岩石试件进行加载声发射实验,并测定凯塞效应点,即可找出每个岩石试件先前受到的最大应力值,进而可以求出取样点的三维应力状态。目前进行原岩应力的方法主要有直接测量法和间接测量法两大类,直接测量方法包括扁千斤顶法、水压致裂法等,间接测量方法主要有应力解除法等,这些方法中一般需要进行大量的钻孔、装配测试传感器和测定等工程工序,工程量大,如果在地下空间进行原岩应力测试,空间相对狭小,施工不方便,也不易实现大规模、大区域内的原岩应力测量。本技术进行原岩应力测量和现在所有方法相比,地下空间进行测量时,只需在测量地点进行一次水平取芯便能完成现场工作,方法简单,余下少量的测量和计算工作均在实验室内完成,加快了原岩应力测量的工序进行,减少了在地下空间的工作时间,大大减少了测量费用,特别适合大面积多点区域内的原理应力测量,而且比较其它原岩应力的测量方法,成功率明显提高,使得测量工作更易控制和操作,因此本技术是原岩应力测量中一种施工方便、工期缩短、成功率高的原岩应力测量方法。
安徽理工大学
2021-04-13