[发明专利]采用连接杆的软岩多测点地应力测试方法

摘要

本发明公开了一种采用连接杆的软岩多测点地应力测试方法。工作时，将多组三向压力盒（每组两个）用锁紧螺钉相邻地固定在连接杆上，多节连杆形式序贯安装操作，直至将所有测点三向压力盒推送至设计位置；连接杆兼作注浆管，全孔注浆后，测量、解算三向压力盒所受压力，得到在钻孔局部坐标系下的每一对三向压力盒孔内位置的地应力分量σ′x、σ′y、σ′z、τ′xy、τ′yz、τ′zx，再建立圆柱双介质力学模型，利用数值模拟方法，以迭代收敛方式求取钻孔处原岩应力场应力分量σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx。该方法连接杆兼作注浆杆，统一注浆，孔内浆液介质均匀，计算较为简便。可直接测量深部软岩中多个测试点的地应力值并实现地应力场的连续监测。

主权项

一种采用连接杆的软岩多测点地应力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在软岩巷道壁上钻孔，钻孔包含多个测点；（2）准备和测点数量相同的三相压力盒组，每组包括两个三相压力盒；准备连接杆，所述连接杆为中空的，且由多节短杆在向钻孔推进过程中，通过螺纹在孔口组装而成；（3）将一组两个三向压力盒用锁紧螺钉相邻地固定在连接杆上，两个三向压力盒任意两个工作面法线不重合；将连接杆向钻孔推进，同时组装连接杆，按照深度设计将下一组三向压力盒通过锁紧螺钉固定在连接杆上，连接杆逐段向里推进，直到所有压力盒安装完毕，并推进到设计孔深位置；推进过程中记录下每组两个三向压力盒所有工作面与连接杆轴线方向之间的方向余弦和每个三向压力盒在连接杆上的位置；（4）根据三向压力盒所有工作面与连接杆轴线方向之间的方向余弦，计算孔中所有三向压力盒的角度和位置，获取所有三向压力盒在钻孔局部坐标系下的坐标与方位；（5）三向压力盒的数据线和钻孔外的读数仪连接，封闭钻孔，通过中空的连接杆在压力盒附近的注浆孔进行全孔注浆；（6）浆液凝固后，从读数仪上读取压力值，根据专利201210096644.6方法，求得每一对三向压力盒中间点所在孔内位置的地应力分量σ′x、σ′y、σ′z、τ′xy、τ′yz、τ′zx；（7）建立圆柱双介质力学模型，以围岩和注浆材料的杨氏模量E1、E2，泊松比υ1、υ2，巷道位置尺寸以及钻孔长度为模型参数，基于每一组三向压力盒在钻孔局部坐标系下的坐标和孔内位置的地应力分量σ′x、σ′y、σ′z、τ′xy、τ′yz、τ′zx，利用有限元数值模拟，以迭代收敛方式求取钻孔处原岩应力场应力分量σx、σy、σz、τxy、τyz、τzx。