[发明专利]一种深部岩体三维地应力的估算方法

摘要

本发明提供一种深部岩体三维地应力的估算方法，首先选定隧洞断面进行宏观地应力方向分析，然后在隧洞开挖断面围岩上不同方向进行声波测试，根据现行规范确定岩石爆破开挖过程中损伤区大小，将损伤区依据损伤程度细分为内损伤区和外损伤区，依据不同成因分为爆炸荷载损伤区、地应力瞬态、静态卸载损伤区；再基于损伤区的分布状态确定地应力方向和大小主应力的大小关系，根据最大主应力方向上不同成因的损伤深度确定最大主应力大小；在一定区域选定两个不平行平面，将主应力大小和方向反映在竖直和水平方向上，最终确定测试区域的三维地应力状态。本发明试验条件要求低，经济高效，能够在短时间内测得深部岩体的三维地应力。

主权项

1.一种深部岩体三维地应力的估算方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：根据现场高地应力情况，结合生产过程中的辅助洞等隧洞条件，选择相互交叉的两条隧洞，在隧洞开挖面选择岩石结构完整的区域，宏观观察隧洞高应力破坏特征，判断主应力方向和隧洞轴线之间的角度关系，初步判断当地地应力方向；步骤二：在隧洞交叉处附近，分别在两条隧洞洞轴线上选择平行于开挖掌子面的平面，围绕该平面在围岩上钻若干声波检测孔，每次钻两个声波检测孔，在隧洞的多个方向上分别钻孔；步骤三：通过声波检测系统对多个方向上的声波检测孔进行声波检测，绘制声波纵波速度随着钻孔深度的变化曲线，依据声波纵波波速降低率来判定岩石损伤程度，选定合理的降低率阈值将损伤区分为内损伤区和外损伤区；步骤四：由步骤三测量得到的不同方向上的损伤区深度，绘制两个平面上隧洞围岩的内、外损伤区分布图，根据内、外损伤区的总损伤区的分布情况确定断面上大小主应力的方向；将损伤区根据不同成因划分为爆破荷载损伤、地应力瞬态卸载损伤和地应力静态卸载损伤，由爆破设计计算隧洞开挖围岩上的等效爆破荷载，计算得到爆破荷载损伤区，再根据爆破荷载损伤、地应力瞬态卸载损伤和地应力静态卸载损伤在最大主应力方向上的深度关系确定最大主应力大小；由大小主应力的损伤深度比较确定大小主应力的大小比值，并结合前述步骤得到最小主应力大小；步骤五：通过步骤四得到的当前开挖断面上最大主应力和最小主应力的大小和方向，将大小主应力转换成竖直、水平方向的正应力和平面上的剪应力，综合两个开挖断面平面上的应力状态和宏观观察地应力的方向信息得到当前区域的三维地应力状态。