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,116 北京科技大学学报 第30卷 C90)、轴向三支(A0,B0,C0)、与轴线成45°方向三 变，A45、B45、C45是在孔周互成120°的三个位置独 支(A45,B45,C5)以及与轴线成135°方向三支 立测量与轴线成45°方向应变，A135、B135,C135是在 （A135,B135,C135)·其中，A0、B0、C0是在孔周互 孔周互成120°的三个位置独立测量与轴线成135° 成120°的三个位置独立测量轴向应变，A90、B90、 方向应变， C9o是在孔周互成120°的三个位置独立测量周向应 12 14 1,应变计电缆 2.安装杆 3,连接销 4.封闭圈 D 5,环氧树脂 B 6.空腔（内装粘结剂） 7.电阻应变花 8.固定销 9.应变计与孔壁间空隙 12 10.活塞 11.岩石钻孔 12.出胶小孔 13.封闭圈 14.导向头 10 图1改进型CSIR0空心包体应变计结构示意图 Fig.I Schematic diagram of the structure of a modified CSIRO cell 每组应变花地应力计算公式如下)： 应力大小和方向，获得完全解除的稳定应变是正确 4=(g,+g)1+2(1-[(9-g:)s20- 计算地应力的前提，根据地应力测量选点原 则]，在一矿和三矿各进行一个点的地应力解除 2 txysin2 0]k2-uo.k4 (1) 测试：一矿测点(1K)坐标(4437173,547906,955)， 6=-(4,+g】 (2) 埋深364m;三矿测点(3K)坐标(4433270,542690， 1043),埋深360m,在五矿进行两个点的地应力解 4=E(1+v)(5:os0-5sin)k3 (3) 除测试：五矿西二一斜井附近测点(5 K XEXF)坐标 (4437000,551550,888),埋深352m:五矿东三火药 式中，0，三和Y@分别为空心包体所测周向应变、轴 库附近测点(5K一DSHF)坐标(4438050,552490， 向应变和剪切应变值，k1一k4为计算修正系数， 895),埋深370m,共计四个测点， 三组应变花可得到12个不同位置和方向恢复 的应变值，可列12个方程.如果是精确测量，理论 由于篇幅所限，本文仅以五矿西二一斜井附近 上12个方程只有六个独立方程，其他方程可用这六 测点的实测数据为例予以阐述，图2是根据该测点 个独立方程线性表示，但是任何测量均有误差，利 应力解除数据绘制得到的应力解除曲线， 用数理统计的最小二乘法原理，通过计算机程序优 根据测，点的应力解除曲线及数据采集器的记录 化求最优解，求解出地应力的六个分量，即一个单孔 数据，各个测点的各个方向应变计的最终稳定应变 测量即可测得一点的三维应力状态 值见表1. 2.2室内温度标定实验与围压率定实验 2地应力测量及其结果 2.2.1温度标定实验及其结果 2.1现场地应力解除实验及应变测量结果 应力解除过程中测点岩芯有复杂的热交换，包 应力解除的目的是获得测点岩芯在解除应力作 括钴头和岩石有剧烈摩擦产生热量、冷却水吸收热 用后恢复的应变，以此为基础，进一步研究该点的 量，摩擦产生热量又与钻头材质、岩石硬度、钻进速C90）、轴向三支（ A0B0C0）、与轴线成45°方向三 支（ A45B45C45）以及与轴线成135°方向三支 （ A135B135C135）．其中A0、B0、C0 是在孔周互 成120°的三个位置独立测量轴向应变A90、B90、 C90是在孔周互成120°的三个位置独立测量周向应 变A45、B45、C45是在孔周互成120°的三个位置独 立测量与轴线成45°方向应变A135、B135C135是在 孔周互成120°的三个位置独立测量与轴线成135° 方向应变． 图1 改进型 CSIRO 空心包体应变计结构示意图 Fig．1 Schematic diagram of the structure of a modified CSIRO cell 每组应变花地应力计算公式如下［2］： εθ＝ 1 E ｛（σx＋σy） k1＋2（1—υ2）［（σy—σx）cos2θ— 2τxysin2θ］ k2—υσzk4｝ （1） εz＝ 1 E ［σz—υ（σx＋σy）］ （2） γθz＝ 4 E （1＋υ）（τyz cosθ—τz x sinθ） k3 （3） 式中εθεz 和γθz分别为空心包体所测周向应变、轴 向应变和剪切应变值k1～k4 为计算修正系数． 三组应变花可得到12个不同位置和方向恢复 的应变值可列12个方程．如果是精确测量理论 上12个方程只有六个独立方程其他方程可用这六 个独立方程线性表示．但是任何测量均有误差利 用数理统计的最小二乘法原理通过计算机程序优 化求最优解求解出地应力的六个分量即一个单孔 测量即可测得一点的三维应力状态． 2 地应力测量及其结果 2∙1 现场地应力解除实验及应变测量结果 应力解除的目的是获得测点岩芯在解除应力作 用后恢复的应变．以此为基础进一步研究该点的 应力大小和方向获得完全解除的稳定应变是正确 计算 地 应 力 的 前 提．根 据 地 应 力 测 量 选 点 原 则［7—8］在一矿和三矿各进行一个点的地应力解除 测试：一矿测点（1K）坐标（4437173547906955） 埋深364m；三矿测点（3K）坐标（4433270542690 1043）埋深360m．在五矿进行两个点的地应力解 除测试：五矿西二一斜井附近测点（5K—XEXF）坐标 （4437000551550888）埋深352m；五矿东三火药 库附近测点（5K—DSHF）坐标（4438050552490 895）埋深370m．共计四个测点． 由于篇幅所限本文仅以五矿西二一斜井附近 测点的实测数据为例予以阐述图2是根据该测点 应力解除数据绘制得到的应力解除曲线． 根据测点的应力解除曲线及数据采集器的记录 数据各个测点的各个方向应变计的最终稳定应变 值见表1． 2∙2 室内温度标定实验与围压率定实验 2∙2∙1 温度标定实验及其结果 应力解除过程中测点岩芯有复杂的热交换包 括钻头和岩石有剧烈摩擦产生热量、冷却水吸收热 量．摩擦产生热量又与钻头材质、岩石硬度、钻进速 ·116· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷