CN111811923A - 一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***和测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于地下工程岩石力学测试技术领域，涉及一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***和测试方法。滞弹性应变恢复法是基于岩心滞弹性应变恢复测量的一种深部应力测量的方法，与应力解除法、水压致裂法等其它地应力测量方法相比具有成本低、效率高及适应性强的特点，不受钻孔深度、类型、方向和温度的限制，特别适用于深孔、超深孔、水平孔和地层复杂地质条件的地层。本发明原理是基于岩石的流变性，测量滞弹性应变，计算深部地应力；测试***包括液压加载子***和数据采集子***，具有便捷、可靠、恒载稳压、精准的特点，适合于现场原位测试，提高了测试效率，该方法综合考虑了各种可能的影响因素，优化了测试方案，提高了测试精度。
Description
技术领域
本发明属于地下工程岩石力学测试技术领域，涉及一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***和测试方法。
背景技术
地应力又称原岩应力，是一种客观赋存于地壳岩体中，未受工程扰动的天然应力。在实际地下工程中，了解地应力的大小与方向对后续工程的展开至关重要。
岩芯滞弹性应变恢复法是近年来发展起来的经济、可靠的深部地应力测量方法。滞弹性应变恢复法是基于岩心滞弹性应变恢复测量的一种深部应力测量的方法。其原理是基于岩石的流变性，测量滞弹性应变，计算深部地应力。岩石是一种黏弹性体，具有流变性。当岩芯被钻出后，即脱离应力场的作用，岩芯卸荷。首先发生弹性应变恢复，称为瞬时弹性，随后发生随着时间而逐渐恢复的应变，称为滞弹性应变，根据岩芯滞弹性应变恢复量，确定三维原地应力状态。
该法与应力解除法、水压致裂法等其它地应力测量方法相比具有成本低、效率高及适应性强的特点，不受钻孔深度、类型、方向和温度的限制，特别适用于深孔、超深孔、水平孔和地层复杂地质条件的地层。其缺点是非直接测量，需要现场测试滞弹性应变的大小和室内确定滞弹性柔度比，才能够获取地应力状态。柔度比是指滞弹性应变恢复法地应力测试理论中剪切模式与体积模式滞弹性应变恢复柔量的比值。目前，国内外学者对岩石柔度比的测试***和方法研究很少，尚无专用的测试***和测试标准，主要采用直接假设柔度比的方法求解地应力，从而降低了地应力计算结果的可靠性和准确性。提出一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***及测试方法对于地应力测量具有重要的理论和应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***和测试方法，解决现有滞弹性应变恢复法地应力测量中柔度比测试困难和估算误差较大的问题，提高地应力计算结果的可靠性和准确性。
本发明采用的技术方案为：
一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***，其特殊之处在于：所述测试***包括液压加载子***和数据采集子***；
所述的液压加载子***包括高压泵1、压力管路2和高压恒载仪3；
所述的高压恒载仪3由缸体15、压力腔17、高压密封胶套18、连接法兰6、高强螺栓7、注油接口14、压力变送器的接口16及固定底座13组成；所述的缸体15为一中空的圆柱体，所述的缸体15的底部设置固定底座13，缸体15中间为中空的压力腔17，压力腔17内壁设置高压密封胶套18，缸体15的两端设置连接法兰6，高强螺栓7固定高压密封胶套18在缸体15内；所述的缸体侧面设置有注油接口14。
所述的数据采集子***包括计算机11、滞弹性数据采集仪9、压力变送器4、压力信号线5、滞弹性应变片19、应变信号线8及数据线10；所述的压力变送器4与压力变送器接口16连接，采集的压力信号通过压力信号线5连接滞弹性数据采集仪9的第一通道；所述的滞弹性应变片19设置在勘察岩芯试件12表面，通过压力信号线5连接滞弹性数据采集仪9的第二通道；所述的滞弹性数据采集仪9通过数据线10与计算机11连接。
上述的高压恒载仪3压力腔17内径为120mm；连接法兰6的内径范围为30-110mm；所述的高压密封胶套18采用内径范围为30-110mm。
一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，所述方法包括如下步骤：
步骤一：试件制备：根据钻探采取的岩芯或者现场采集的岩块，制作满足测试要求的标准直径和高径比(高度与直径的比值)的圆柱形试件；
步骤二：试件贴片：采用双轴贴片方式在试件中部进行贴片，并检查贴片的贴合程度，以保证能够读取应变片电阻值。
步骤三：恒载试验：将岩芯平稳安置在高压恒载仪的压力腔内，通过高压恒载仪，按照速度给试件施加双向压力至一定荷载后保压，通过滞弹性数据采集仪，同步采集压力信号和应变信号，统计岩芯平均滞弹性应变值。
步骤四：成果整理：建立滞弹性应变恢复法柔度比计算公式，根据试件滞弹性恒载试验，将数据采集子***采集的轴向和环向滞弹性应变恢复值经统计处理，获得各分级恒载加载阶段滞弹性应变—时间曲线，计算滞弹性应变恢复法柔度比。再基于滞弹性应变恢复理论，计算求解工程岩体地应力值。
进一步，上述方法包括如下步骤：
步骤一：试件制备
(1)试件可用岩芯或岩块加工制成；
(2)试件尺寸：岩石试件采用圆柱体作为标准试件，满足测试仪器的直径、高径比要求。
进一步，上述方法包括如下步骤：
步骤二：试件贴片
(1)布片方式：采用双轴贴片方式，即岩芯轴向贴片和环向贴片方式；
(2)试件贴片：在试件中部3处贴片位置均匀涂抹厚度小于0.1mm的防潮胶水，粘贴轴向和环向应变片，适当移动应变片使胶水分布均匀；使用聚四氟乙烯薄膜放置在应变片上并用手指按压，按压时尽量保持应变片位置固定、不产生错动，使得应变片牢固粘结；再涂抹一层胶水，保证胶结质量、防护应变片。
(3)贴后检查：应变片粘贴完毕，待胶水完全固结，测量应变片阻值应与原阻值一致；否则，将对应应变片刮除并重新贴片。
进一步，上述方法包括如下步骤：
步骤三：恒载试验
(1)试件安放：根据岩芯直径规格，选定高压密封胶套和连接法兰，将岩芯安置在高压恒载仪的压力腔内，并缓慢引出滞弹性应变片信号线。
(2)设备连接：连接高压恒载仪与加压泵，确保油路无渗漏；在恒载仪缸体上部专用接口上安装压力变送器，通过压力信号线连接滞弹性数据采集仪的第一通道，滞弹性数据采集仪与计算机连接；将粘贴在岩芯表面的滞弹性应变片通过应变信号线连接到滞弹性数据采集仪的第二通道。打开计算机和采集仪，设置压力和应变采集频率，并检查通讯信号是否正常。
(3)试件加载与数据采集：待设备调试正常后，开启高压泵以0.5MPa/s-1.0MPa/s的速度给试件施加双向压力至一定荷载后保压。加载方式可采用分级加载或连续加载，荷载最大值不超过岩石的长期强度。加载过程中，打开滞弹性数据采集仪，同步采集压力信号和应变信号。在每级恒载作用下，每隔24h统计1次该时间段内岩芯平均滞弹性应变值，相邻2次读数差不超过最大应变值的1％时，视为流变稳定状态，方可施加下一级荷载。
进一步，上述方法包括如下步骤
步骤四：成果整理
(1)对于本测试***加载方式下，滞弹性应变恢复法柔度比计算公式为：
式中，
σ1—三轴恒载轴向应力值；
σ3—三轴恒载围压应力值；
ε1—试件轴向滞弹性应变恢复值；
ε3—试件环向滞弹性应变恢复值。
(2)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则体积模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(3)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则剪切模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(4)根据试件滞弹性恒载试验，将数据采集子***采集的轴向和环向滞弹性应变恢复值经统计处理后，可得到各分级恒载加载阶段滞弹性应变—时间曲线。把稳定后滞弹性应变恢复值代入上述公式即可求出滞弹性应变恢复法柔度比。再基于滞弹性应变恢复理论，便可计算求解工程岩体地应力值。
(5)用上述同样方法，也可以获得各分级恒载卸载阶段滞弹性应变—时间曲线。根据滞弹性应变恢复理论，恒载条件下加卸载滞弹性应变—时间曲线是一致的，因此也可以获取岩样的滞弹性应变恢复柔度比。
本发明的有益效果有：
(1)首次***开发了滞弹性应变恢复法柔度比测试***，特别是专用的滞弹性恒载仪，解决了当前滞弹性柔度比难以测定的设备问题。该测试***具有便捷、可靠、恒载稳压、精准的特点，适合于现场原位测试，提高了测试效率。
(2)首次***给出了滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，包括试件制备、试件贴片、恒载试验及成果整理。明确了各测试过程的技术要求、技术参数及注意事项，综合考虑了各种可能的影响因素，优化了测试方案，提高了测试精度。
附图说明
图1是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试***示意图；
图2是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试***中高压恒载仪示意图；
图3是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试***中高压恒载仪A—A剖面示意图；
图4是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试***中高压恒载仪B—B剖面示意图；
图5是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试***中高压恒载仪固定法兰示意图；
图6是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法流程图；
图7是本发明的滞弹性应变恢复法柔度比测试试件加卸载过程应变随时间变化示意图。
图中，1.高压泵，2.压力管路，3.高压恒载仪，4.压力变送器，5.压力信号线，6.连接法兰，7.高强螺栓，8.应变信号线，9.滞弹性数据采集仪，10.数据线，11.计算机，12.岩芯试件，13.固定底座，14.注油接口，15.缸体，16.压力变送器接口，17.压力腔，18.高压密封胶套，19.滞弹性应变片。
具体实施方式
本发明所采用的技术方案包括滞弹性应变恢复法柔度比测试***及测试方法两部分。
提供的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***包括液压加载子***和数据采集子***。液压加载子***用于对现场采集岩芯进行长期恒载加压，加载方式为连续或分级双向加载，使岩芯产生滞弹性；数据采集子***用于对加载或卸载后岩芯产生的滞弹性应变及相应的岩芯压力进行实时采集。如图1所示。
液压加载子***包括高压泵1、压力管路2和高压恒载仪3。高压泵1提供岩芯加压的荷载；高压恒载仪3用于放置岩芯试件12并提供均匀的双向压力。高压泵1产生的液压通过压力管路2传递到高压恒载仪3的压力腔17内，从而对现场勘察岩芯施加轴向压力和环向压力。加载的方式可以采用连续加压或分级加压，同样，也可以对岩芯分级卸压及保压。如图2所示。
进一步的，高压恒载仪3由缸体15、压力腔17、高压密封胶套18、连接法兰6、高强螺栓7、注油接口14、压力变送器4接口16及固定底座13组成。缸体15上端设计有压力变送器接口16，侧面设计有注油接口14，两端安装有固定高压密封胶套18的高强螺栓7，底部设计有固定底座13，缸体15中间为中空的压力腔17。压力腔17通过高压密封胶套18对置入其中的现场获得的勘察岩芯试件12施加双向均布围压。高强螺栓7通过连接法兰6固定高压密封胶套18，一方面防止液压油从缸体15内壁沿着端面渗漏，另一方面固定胶套确保高压泵1通过胶套对岩芯加压或卸压。如图3、图4和图5所示。
进一步的，高压恒载仪3为碳钢或不锈钢棒料加工而成，压力腔17镗孔制作，内径为120mm，适用于30-110mm的岩芯试件。连接法兰6的内径范围为30-110mm的不同规格，适用于不同的岩芯试件。与之对应，高压密封胶套18的内径范围为30-110mm的不同规格，满足不同岩芯试件的加载要求。
数据采集子***包括计算机11、滞弹性数据采集仪9、压力变送器4、压力信号线5、滞弹性应变片19、应变信号线8及数据线10。计算机11用于存储、显示动态数字信号并分析处理地应力数据。滞弹性数据采集仪9实时将采集的压力模拟信号和应变模拟信号转换为数字信号。滞弹性数据采集仪9通过数据线10与计算机11连接。压力变送器4将压力信号转换为电压模拟信号。滞弹性应变传感器用于采集岩芯在加载或卸载或恒载过程中的滞弹性应变模拟信号。压力变送器4通过螺纹与高压恒载仪3的压力变送器4接口连接，采集的压力信号通过压力信号线5传递到滞弹性数据采集仪9的第一通道。滞弹性应变片19通过胶水粘贴在现场获取的勘察岩芯试件12表面，采集的应变信号通过压力信号线5传递到滞弹性数据采集仪9的第二通道。
进一步的，滞弹性数据采集仪9具有低功耗、长期稳定、不间断采集和自我温度补偿功能，满足长期、连续、稳定采集的要求。
一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于采用上述测试***开展柔度比的测试，所述方法包括如下步骤，如图6所示：
步骤一：试件制备
(1)岩芯试件：可用勘察岩芯或岩块加工制成圆柱形试件12。在采取岩样或制备试件时应避免原生裂隙或次生裂隙，同时描述试件岩石名称、颜色、矿物成分、结构、构造等。
(2)试件尺寸：岩石试件采用圆柱体作为标准试件。直径为30mm-110mm，高度与直径之比宜为2.0-2.5。
(3)试件精度：岩芯试件12两端面不平整度允许偏差为±0.05mm；试件高度、直径的允许偏差为±0.3mm；端面应垂直于试件轴线，允许偏差为±0.25°。
(4)试件数量：每个测点取芯制作的试件均为3块，试件需统一编号。
(5)试件状态：尽量保持岩样的天然状态，应有防止水分蒸发或侵入或风化的密封措施。岩样应存放在阴凉及温度变化不大的地方。
步骤二：试件贴片
(1)布片方式：根据滞弹性应变恢复法理论及实践需要，综合考虑优选双轴贴片方式，即岩芯轴向贴片和环向贴片方式。为减少测试滞弹性应变误差，须沿岩芯试件12中部环向间隔120°夹角各布置一组轴向和环向滞弹性应变片19。
(2)贴前检查：通过万用表检查滞弹性应变片19敏感栅是否短路、断路，检查电阻值偏差是否满足要求。电阻值为120Ω，允许偏差为±0.1Ω。
(3)试件打磨：在岩芯试件12中部选定3处环向间隔120°夹角的贴片位置，用零号砂纸将岩芯试件12贴片位置打磨，砂纸打磨的方向与应变片粘贴的方向成45°交叉，面积应远超应变片面积。
(4)试件清洗：使用酒精或丙酮擦拭打磨后的试件表面，直到擦拭棉球表面不变色为止，用记号笔画出应变片粘贴具***置的框线，框线面积应比应变片面积稍大，之后再使用酒精棉擦拭贴片位置。
(5)试件贴片：在岩芯试件12中部3处贴片位置，依次均匀涂抹一层防潮胶水，厚度不应大于0.1mm，并迅速粘贴轴向和环向滞弹性应变片19。粘贴时，适当移动应变片使胶水分布均匀，并使用聚四氟乙烯薄膜放置在应变片上并用手指按压应变片1分钟。手指按压时应保持应变片位置固定，不产生错动，按压完成后观察应变片是否粘结牢固。若应变片粘贴时产生气泡或应变片四角粘贴不牢固，应对进行二次粘贴。应变片粘贴完毕后，在应变片上表面涂抹一层胶水保证胶结质量的同时也对应变片起到防护作用。
(6)贴后检查：应变片粘贴完毕待胶水完全固结后，使用万用表读取应变片阻值，若应变片阻值与原阻值产生误差，应检查粘贴过程中是否导致应变片连接导线出现断路和短路等问题，若问题不能及时排除，应将对应应变片刮除并重新贴片。
步骤三：恒载试验
(1)试件安放：根据岩芯试件12直径规格，选定相应内径的高压密封胶套18和连接法兰6，将岩芯试件12平稳安置在高压恒载仪3的压力腔17内，并缓慢引出滞弹性应变片19信号线。安装时，注意防护粘贴在岩芯上的应变片。
具体的，拧下高压恒载仪3两端的高强螺栓7，依次卸下两端的连接法兰6和高压密封胶套18，更换与岩芯试件12直径相匹配的高压密封胶套18和连接法兰6，拧紧高压恒载仪3两端的高强螺栓7。连接法兰6和高压密封胶套18需根据国家或行业工程地质钻探标准加工制作。
(2)设备连接：将高压恒载仪3通过压力管路2与高压泵1连接，并需检查油路密封状态，确保无渗漏。将压力变送器4安装在恒载仪缸体15上部压力变送器接口16上，通过压力信号线5连接滞弹性数据采集仪9的第一通道，滞弹性数据采集仪9通过数据线10与计算机11连接。将粘贴在岩芯表面的滞弹性应变片19通过应变信号线8连接到滞弹性数据采集仪9的第二通道。打开计算机11和滞弹性数据采集仪9，设置压力参数和应变采集间隔，并检查通讯信号是否正常。
具体的，压力变送器4精度不低于0.25级，滞弹性应变片电阻值为120Ω，允许偏差为±0.1Ω。根据试验统计，在测试初期24h内优选采集间隔为10min，之后数据采集间隔为30min。
(3)试件加载与数据采集：待设备调试正常后，开启高压泵1优选以0.5MPa/s-1.0MPa/s的速度给岩芯试件12施加双向压力至一定荷载后保压。加载方式可采用分级加载或连续加载，荷载最大值不超过岩石的长期强度。加载过程中，打开滞弹性数据采集仪9，通过压力变送器4和滞弹性应变片19同步采集压力信号和应变信号。在每级恒载作用下，优选每隔24h统计1次该时间段内岩芯试件12的平均滞弹性应变值，相邻2次读数差不超过最大应变值的1％时，视为流变稳定状态，方可施加下一级荷载。
具体的，无论是一级或多级加卸载过程，滞弹性应变采集既可以是某一分级恒载情况下的加载滞弹性应变采集，也可以是该分级恒载滞弹性应变稳定后的卸载滞弹性应变恢复采集，如图7所示。
步骤四：成果整理
(1)理论上，在常规三轴应力状态下(σ1>σ2＝σ3)，滞弹性应变恢复法体积模式柔度Jav(t)和剪切模式柔度Jas(t)按下式计算：
式中，
σ1—三轴恒载轴向应力值；
σ3—三轴恒载围压应力值；
ε1—试件轴向滞弹性应变恢复值；
ε3—试件环向滞弹性应变恢复值。
(2)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则体积模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(3)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则剪切模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(4)对于本测试***加载方式下，滞弹性应变恢复法柔度比计算公式为：
(5)根据试件滞弹性恒载试验，将数据采集子***采集的轴向和环向滞弹性应变值经统计处理后，可得到各分级恒载加载阶段滞弹性应变—时间曲线，如图7所示。把稳定后滞弹性应变恢复值代入上述公式即可求出滞弹性应变恢复法柔度比。再基于滞弹性应变恢复理论，便可计算求解工程岩体地应力值。
(6)用上述同样方法，也可以获得各分级恒载卸载阶段滞弹性应变—时间曲线，如图7所示。根据滞弹性应变恢复理论，恒载条件下加卸载滞弹性应变—时间曲线是一致的，因此也可以获取岩样的滞弹性应变恢复柔度比。
具体的，滞弹性应变值既可以采用加载条件下的滞弹性应变稳定值，也可以采用卸载条件下的滞弹性应变恢复的稳定值，或取两者的平均值。而对于环向间隔120°夹角的滞弹性应变值同样采用平均值参与计算。
滞弹性应变恢复法是基于岩心滞弹性应变恢复测量的一种深部应力测量的方法。其原理是基于岩石的流变性，测量滞弹性应变，计算深部地应力。岩石是一种黏弹性体，具有流变性。当岩芯被钻出后，即脱离应力场的作用，岩芯卸荷。首先发生弹性应变恢复，称为瞬时弹性，随后发生随着时间而逐渐恢复的应变，称为滞弹性应变，根据岩芯滞弹性应变恢复量，确定三维原地应力状态。计算地应力所需的岩芯滞弹性应变可由现场原位测试直接获得，而滞弹性应变恢复柔度比则需通过室内试验测定，为此，本发明根据滞弹性地应力测试原理，提出一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***及测试方法对于地应力测量具有重要的理论和应用价值。
Claims (7)
1.一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***，其特征在于：所述测试***包括液压加载子***和数据采集子***；
所述的液压加载子***包括高压泵(1)、压力管路(2)和高压恒载仪(3)；
所述的高压恒载仪(3)由缸体(15)、压力腔(17)、高压密封胶套(18)、连接法兰(6)、高强螺栓(7)、注油接口(14)、压力变送器的接口(16)及固定底座(13)组成；所述的缸体(15)为一中空的圆柱体，所述的缸体(15)的底部设置固定底座(13)，缸体(15)中间为中空的压力腔(17)，压力腔(17)内壁设置高压密封胶套(18)，缸体(15)的两端设置连接法兰(6)，高强螺栓(7)固定高压密封胶套(18)在缸体(15)内；所述的缸体侧面设置有注油接口(14)。
所述的数据采集子***包括计算机(11)、滞弹性数据采集仪(9)、压力变送器(4)、压力信号线(5)、滞弹性应变片(19)、应变信号线(8)及数据线(10)；所述的压力变送器(4)与压力变送器接口(16)连接，采集的压力信号通过压力信号线(5)连接滞弹性数据采集仪(9)的第一通道；所述的滞弹性应变片(19)设置在勘察岩芯试件(12)表面，通过压力信号线(5)连接滞弹性数据采集仪(9)的第二通道；所述的滞弹性数据采集仪(9)通过数据线(10)与计算机(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***，其特征在于：所述的高压恒载仪(3)压力腔(17)内径为120mm；连接法兰6的内径范围为30-110mm；所述的高压密封胶套(18)采用内径范围为30-110mm。
3.一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：试件制备：根据钻探采取的岩芯或者现场采集的岩块，制作满足测试要求的标准直径和高径比(高度与直径的比值)的圆柱形试件；
步骤二：试件贴片：采用双轴贴片方式在试件中部进行贴片，并检查贴片的贴合程度，以保证能够读取应变片电阻值。
步骤三：恒载试验：将岩芯平稳安置在高压恒载仪的压力腔内，通过高压恒载仪，按照速度给试件施加双向压力至一定荷载后保压，通过滞弹性数据采集仪，同步采集压力信号和应变信号，统计岩芯平均滞弹性应变值。
步骤四：成果整理：建立滞弹性应变恢复法柔度比计算公式，根据试件滞弹性恒载试验，将数据采集子***采集的轴向和环向滞弹性应变恢复值经统计处理，获得各分级恒载加载阶段滞弹性应变—时间曲线，计算滞弹性应变恢复法柔度比。再基于滞弹性应变恢复理论，计算求解工程岩体地应力值。
4.根据权利要求3所述的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：试件制备
(1)试件可用岩芯或岩块加工制成；
(2)试件尺寸：岩石试件采用圆柱体作为标准试件，满足测试仪器的直径、高径比要求。
5.根据权利要求3所述的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤二：试件贴片
(1)布片方式：采用双轴贴片方式，即岩芯轴向贴片和环向贴片方式；
(2)试件贴片：在试件中部3处贴片位置均匀涂抹厚度小于0.1mm的防潮胶水，粘贴轴向和环向应变片，适当移动应变片使胶水分布均匀；使用聚四氟乙烯薄膜放置在应变片上并用手指按压，按压时尽量保持应变片位置固定、不产生错动，使得应变片牢固粘结；再涂抹一层胶水，保证胶结质量、防护应变片。
(3)贴后检查：应变片粘贴完毕，待胶水完全固结，测量应变片阻值应与原阻值一致；否则，将对应应变片刮除并重新贴片。
6.根据权利要求3所述的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤
步骤三：恒载试验
(1)试件安放：根据岩芯直径规格，选定高压密封胶套和连接法兰，将岩芯安置在高压恒载仪的压力腔内，并缓慢引出滞弹性应变片信号线。
(2)设备连接：连接高压恒载仪与加压泵，确保油路无渗漏；在恒载仪缸体上部专用接口上安装压力变送器，通过压力信号线连接滞弹性数据采集仪的第一通道，滞弹性数据采集仪与计算机连接；将粘贴在岩芯表面的滞弹性应变片通过应变信号线连接到滞弹性数据采集仪的第二通道。打开计算机和采集仪，设置压力和应变采集频率，并检查通讯信号是否正常。
(3)试件加载与数据采集：待设备调试正常后，开启高压泵以0.5MPa/s-1.0MPa/s的速度给试件施加双向压力至一定荷载后保压。加载方式可采用分级加载或连续加载，荷载最大值不超过岩石的长期强度。加载过程中，打开滞弹性数据采集仪，同步采集压力信号和应变信号。在每级恒载作用下，每隔24h统计1次该时间段内岩芯平均滞弹性应变值，相邻2次读数差不超过最大应变值的1％时，视为流变稳定状态，方可施加下一级荷载。
7.根据权利要求3所述的一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤
步骤四：成果整理
(1)对于本测试***加载方式下，滞弹性应变恢复法柔度比计算公式为：
式中，
σ1—三轴恒载轴向应力值；
σ3—三轴恒载围压应力值；
ε1—试件轴向滞弹性应变恢复值；
ε3—试件环向滞弹性应变恢复值。
(2)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则体积模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(3)对于本测试***加载方式下，因σ1＝0，σ2＝σ3，则剪切模式滞弹性应变恢复柔度计算公式为：
(4)根据试件滞弹性恒载试验，将数据采集子***采集的轴向和环向滞弹性应变恢复值经统计处理后，可得到各分级恒载加载阶段滞弹性应变—时间曲线。把稳定后滞弹性应变恢复值代入上述公式即可求出滞弹性应变恢复法柔度比。再基于滞弹性应变恢复理论，便可计算求解工程岩体地应力值。
(5)用上述同样方法，也可以获得各分级恒载卸载阶段滞弹性应变—时间曲线。根据滞弹性应变恢复理论，恒载条件下加卸载滞弹性应变—时间曲线是一致的，因此也可以获取岩样的滞弹性应变恢复柔度比。
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| CN202010594472.XA CN111811923A (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种地应力测量的滞弹性应变恢复法柔度比测试***和测试方法 |
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| CN111811923A true CN111811923A (zh) | 2020-10-23 |
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-
2020
- 2020-06-28 CN CN202010594472.XA patent/CN111811923A/zh active Pending
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