地应力解除法地应力测量原理及技术之空心包体应力计结构
时间：2021-03-02 阅读：2749
地应力解除法地应力测量原理及技术之空心包体应力计结构
空心包体地应力测量所使用的应力计于1976 年由澳大利亚联邦科学与工业研究院（CSIRO）首先研制，简记为（CSIRO）型空心包体。KX-2002型空心包体三轴地应力计是一种利用孔壁应变解除法进行地应力测量的仪器。它可以在单孔中通过一次套心得到该点的三维应力状态，使用方便，安装操作简单，成本低，效率高。如图 2所示。其主体是一个用环氧树脂制成的壁厚 3mm 的空心圆筒，其外径为 36mm，内径为 30mm。在其中间部位，即直径 35mm 处沿同一圆周等间距（120。）嵌埋着三组电阻应变花。每组应变花由四支应变片组成，相互间隔 45。
图1 应变花位置分布（A、B、C 为三组应变片）
图2 KX-2002 型空心包体地应力计
如图3 所示，环氧树脂圆筒有一个内腔，用来装粘结剂，另有一个环氧树脂柱塞。使用时，将圆筒内腔 8 装满粘结剂，然后将柱塞 11 插入内腔约 1.5cm深处，用固定销 9 将其固定，柱塞的另一端有一导向定位头 15，以便应力计顺利安装在小孔中所要的位置上。将应力计送入钻孔中预定位置后，用力推动安装杆 1，可使固定销切断，继续推进可使粘结剂经柱塞小孔 13 流出，进入应力计和小孔孔壁之间的空隙里，待胶结剂固化后，应变计即和孔壁牢固地胶结在一起，该空心包体应力计通过单孔就可以比较准确地测定一点的三维原岩应力状态。
图3 KX-2002 型空心包体地应力计结构示意图
这种以环氧树脂为基质的空心包体应变计的突出优点是安装简便迅速，且成功率和可靠性高。应变计和孔壁在相当大的一个面积上胶结在一起，因此胶结质量好，而且胶结剂还可以注入应变计周围岩体中的裂隙、缺陷，使岩石整体化，且有较好的防水性能。因此，空心包体应力计已成为广泛采用的一种地应力测量传感器。