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基于聲發(fā)射原理的原巖應(yīng) 基于聲發(fā)射原理的原巖應(yīng) 力測(cè) 量方法和測(cè)試裝置

本技術(shù)基于聲發(fā)射原理進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)試的一種方法。聲發(fā)射發(fā)又稱凱塞效應(yīng)法，是巖石材料的凱塞效應(yīng)來測(cè)量巖體原巖應(yīng)力的一種方法。材料在受到外載荷作用時(shí)，期內(nèi)部?jī)?chǔ)存的應(yīng)變能快速釋放產(chǎn)生彈性波并發(fā)生聲響的現(xiàn)象。1950 年，德國學(xué)者凱塞發(fā)現(xiàn)，受單向拉伸作用的材料在應(yīng)力未達(dá)到材料的最大先期應(yīng)力時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)明顯的聲發(fā)射現(xiàn)象，但應(yīng)力達(dá)到或者超過歷史上所受的最大值之后，聲發(fā)射率明顯增加，這種現(xiàn)象稱為凱塞效應(yīng)。從很少產(chǎn)生聲發(fā)射到大量產(chǎn)生聲發(fā)射的轉(zhuǎn)折點(diǎn)就是凱塞效應(yīng)點(diǎn)，凱塞效應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力即為材料在歷史上受到的最大應(yīng)力。后來，古德曼在 20 世紀(jì) 60 年代初通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了材料具有凱塞效應(yīng)，從而為應(yīng)用這一技術(shù)測(cè)定巖石應(yīng)力奠定了基礎(chǔ)，根據(jù)凱塞效應(yīng)，如果從原巖中取回定向巖芯制成巖石試件，通過對(duì)加工好的取自不同方向的巖石試件進(jìn)行加載聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)，并測(cè)定凱塞效應(yīng)點(diǎn)，即可找出每個(gè)巖石試件先前受到的最大應(yīng)力值，進(jìn)而可以求出取樣點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)。目前進(jìn)行原巖應(yīng)力的方法主要有直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩大類，直接測(cè)量方法包括扁千斤頂法、水壓致裂法等，間接測(cè)量方法主要有應(yīng)力解除法等，這些方法中一般需要進(jìn)行大量的鉆孔、裝配測(cè)試傳感器和測(cè)定等工程工序，工程量大，如果在地下空間進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)試，空間相對(duì)狹小，施工不方便，也不易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、大區(qū)域內(nèi)的原巖應(yīng)力測(cè)量。本技術(shù)進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)量和現(xiàn)在所有方法相比，地下空間進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只需在測(cè)量地點(diǎn)進(jìn)行一次水平取芯便能完成現(xiàn)場(chǎng)工作，方法簡(jiǎn)單，余下少量的測(cè)量和計(jì)算工作均在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，加快了原巖應(yīng)力測(cè)量的工序進(jìn)行，減少了在地下空間的工作時(shí)間，大大減少了測(cè)量費(fèi)用，特別適合大面積多點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的原理應(yīng)力測(cè)量，而且比較其它原巖應(yīng)力的測(cè)量方法，成功率明顯提高，使得測(cè)量工作更易控制和操作，因此本技術(shù)是原巖應(yīng)力測(cè)量中一種施工方便、工期縮短、成功率高的原巖應(yīng)力測(cè)量方法。

安徽理工大學(xué) 2021-04-13

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