·104. 北京科技大学学报 1996年No.2 动的原岩应力区， 2.2测量方法 (1)在所选测点垂直巷道壁钻直径为130m的水平孔至原岩应力区，然后从大孔底钻直 径为36mm的同心小孔； (2)将钻孔应变计或变形计安装在小孔的中间部位； (3)用直径为130m的薄壁钻头继续延深大孔，进行套钻，使小孔周围的岩芯脱离周围 的岩体而实现应力解除； (4)根据应力解除过程中应变计或变形计测得的小孔应变值，即可由有关公式计算出作 用在小孔周围岩体中的三维原岩应力的大小和方向， 本次测量使用改进型空心包体应变计作为钻孔应变测量探头，并采用蔡美峰提出的完全 温度补偿技术，以正确修正由于测点温度变化对应变测量结果造成的影响.有关改进型空 心包体应变计和完全温度补偿技术的详细介绍见参考文献[3趴[4. 2.3计算公式 由应力解除过程中空心包体应变计中的12个应变片测得的最终应变值，在经过温度标 定之后，可由下列公式与原岩应力值联系起来问： 6g=(1/E){(ox+o,)K+2(1-D2o,-ox)os20-2x,sin20]K2-v0.K4 (3) e:=(1/E)儿o:-D(ox+0y】 (4) 70:=(4/E)(1+v)(ty cos0-t:x sine)K3 (5) ￡±45=(1/2)(e6+8:±Ya:) (6) 式中：c,6,Y:和￡±5·分别为周向应变，轴向应变，剪切应变值和与轴线成±45。方向 的应变；o,O,,y.5y,飞.为原岩力的6个应力分量：E,D分别为岩石的弹性模量和泊松比； K,K2,K,和K4是4个修正系数，其值与岩石和空心包体的弹性模量，泊松比，安装小孔的 直径，空心包体的内径以及应变片在空心包体中的径向位置有关阴 由公式(3)~(6)可以看出，为了从应力解除所测空心包体应变求原岩应力值，需要知道 岩石的弹性模量和泊松比.本次测量所用岩石弹性模量和泊松比由套孔岩芯的围压试验根据 下列公式获得： E=K (Po /E)R/(R2-r) (7) t=EE. (8) 式中：P。一围压值；e,￡：一围压引起的平均周向应变和平均轴向应变；，R-套孔岩芯的内、外径. 公式(7)是蔡美峰推导出来的，首次将K,引人岩石弹模的计算公式，纠正了以往在利用 空心包体围压试验结果计算岩石弹模公式中的一大错误，该错误可造成弹模计算结果高达 40%的误差. 由公式(3)~(8)可以看出，计算K系数时需要知道E值，而计算E时又需要知道K, 值，因而需要用迭代法求解.同时，由于一般岩体均具有非线性，其弹模值与应力水平有关.在 根据(3)~(6)式计算地应力时必须使用与所测应力水平相一致的弹模值.由于地应力是未知北 京 科 技 大 学 学 报 1望拓 年 N d . 2 动 的原岩应 力 区 . 2. 2 测量 方法 ( l) 在所 选测 点垂 直巷 道壁 钻直径 为 130 ~ 的水 平孔 至原岩 应力 区 , 然 后从大孔底钻 直 径为 3 6 Il l ln 的 同心 小孔 ; (2) 将钻 孔应 变计或变 形计安装在 小孔 的 中间部位 ; ( 3) 用直 径 为 130 r n r n 的薄壁 钻 头继续 延深大 孔 , 进行套钻 , 使小孔周围的岩芯脱离周 围 的岩 体而 实现应 力解 除 ; ( 4) 根据 应力 解 除过程 中应 变计或 变形 计测得 的小孔 应变值 , 即可 由有关公 式 计算 出作 用在 小孔周 围岩 体中的三 维原 岩应力 的大 小和方 向 . 本次测 量使 用改 进型 空心 包体应 变计作为 钻孔应 变测量 探头 , 并 采 用蔡美 峰提 出的完 全 温度 补偿技 术 , 以 正确修 正 由于测 点温度 变化 对应 变 测量 结 果 造 成 的影 响 . 有 关 改 进 型 空 心包 体应 变计和完全温度 补偿技术 的详细 介绍 见参考 文献 3[] 、 ’[] . 2 3 计算公式 由应 力解 除过 程 中空 心包 体应变 计 中的 12 个应 变片测 得 的最 终 应 变值 , 在 经过 温 度 标 定之 后 , 可 由下列公 式 与原岩应 力值联系起 来:ln 产、. , 内、 少. ù络月亡J 6 了、. 了 ` `、 、了 。 。 = ( l周{( a 、 + a ; )凡 + 2 ( l 一 v ’ ) [( 。 , 一 。 , ) co s 2 0 一 2爪 , s i n Z o ]凡 一 v a , 凡 。 : = ( l / E )【 a : 一 v ( a , + “ , 7 。 : = ( 4 / E ) ( l + v ) ( T , : c o s s 一 T : x ￡ * ; : 一 ( l / 2 ) ( ￡ 。 + 。 : 士 7 。 : )1 5 i n 口) K 3 ) 式 中: 。 。 , 。 : , 儿 : 和。 士 45 · 分别 为周 向应 变 , 轴 向应变 , 剪切 应 变 值 和 与 轴线 成 士 45 。 方 向 的 应 变 ; ax , 。 , , az , 几 , , 爪 z , 戈 二 为原岩 力的 6 个应力分量 ; E , U 分别为岩 石的弹性模量 和泊松 比 ; K 、 , 凡 , K 3 和 凡 是 4 个 修正 系数 , 其值 与岩石和空 心包体 的弹性模 量 、 泊松 比 , 安装 小孔 的 直径 , 空 心 包体的 内径 以 及 应变 片在 空心包 体中的径 向位置有 关叽 由公 式 ( 3) 一 ( 6) 可 以 看 出 , 为 了从应力 解除 所测 空心 包 体 应 变求 原岩 应 力 值 , 需 要 知 道 岩 石 的弹性模 量 和泊松 比 . 本次 测量所 用岩 石弹性 模量 和泊松 比 由套 孔 岩 芯 的 围压 试 验 根 据 下列 公式 获得 : 、 J, , ūOC/ 了`、. E = K , (0P 店 。 )R Z ` = : 。 加 /(R Z 一 ; 式 中: p 。 一 围压值 ; 。 。 , 。 : 一 围压引起的平均周向应变和平均轴向应变 ; r , R 一 套孔岩芯的内 、 外径 . 公式 ( 7) 是蔡 美峰 推导 出来 的 , 首 次将 K 、 引人岩 石弹模 的计算 公式 , 纠正 了 以 往 在 利 用 空 心包体 围压 试验 结果计 算岩 石 弹模 公 式 中 的 一大 错 误 , 该错 误 可 造 成 弹模 计 算 结 果 高达 40 % 的误 差 . 由公 式 ( 3) 一 ( 8) 可 以 看 出 , 计算 K 系 数时需 要 知 道 E 值 , 而 计 算 E 时 又 需 要 知 道 K l 值 , 因而 需要 用迭代 法求 解 . 同 时 , 由于一般 岩 体均具有 非 线性 , 其 弹模 值 与应 力 水 平 有 关 . 在 根据 ( 3) 一 ( 6) 式 计算 地应 力 时必须使 用 与 所测 应力 水平相 一致 的弹模 值 . 由于 地 应 力 是 未 知