一种基于钻孔横截面变形的地应力测量方法研究

摘要

本文研究了一种基于钻孔横截面变形的地应力测量方法,该方法通过测量垂直于钻孔轴线的钻孔横截面轮廓,来计算岩体的水平二维应力状态.首先,通过弹性理论对该方法进行了阐述,分析了水平主应力大小、岩石弹性模量及钻孔孔径对钻孔横截面变形的影响.其次,开发了用于钻孔横截面变形测量的样机,该样机通过CCD激光位移传感器旋转测量钻孔横截面的径向位移.最后,根据室内模拟实验结果,分析了传感器旋转测量轴心与钻孔轴线不重合引起的测量误差,并通过非线性最小二乘法椭圆拟合对该误差进行了修正.室内研究结果表明,采用高精度的CCD激光位移传感器能够有效地获取钻孔横截面微米量级的变形,并由此计算出垂直于钻孔轴线的最大、最小水平主应力大小和方向.