三向压力盒地应力测试与反演方法研究

摘要

地应力是引起地下工程围岩变形和破坏的根本作用力，是进行围岩稳定性分析，实现岩石地下工程开挖支护设计所需的基本条件。煤矿深部围岩大多破碎软弱，力学强度低，在这样松软的围岩中进行地应力的有效测试是非常困难的。因此，对松散软弱围岩的地应力进行准确测试，基于测试数据反演分析巷道区域、整个矿井或矿区的地应力场分布，对矿区或矿井规划、巷道和采区整体布局及巷道支护设计等具有重要意义。针对这一构思，本文的研究工作分为软弱岩体地应力测试方法和基于地应力实测数据的地应力场反分析方法两个主要部分部分，具体研究内容如下：
　　第一部分，对目前常用的地应力测试方法及其研究现状与使用条件进行了总结，得出“在松软围岩中进行地应力测试目前还没有行之有效的方法”的结论，从而提出了一种适用于松散软弱围岩的地应力测试方法——三向压力盒地应力测试方法。该方法的研究主要包括地应力测试原理、测试步骤和岩土三向压力盒、输送安装杆等测试设备的研制等内容。其中岩土三向压力盒的研制是研究的重点，分析了岩土工程中常用的压力传感原理及测试场地条件限制等因素。三向压力盒以电阻应变式压力测量原理为基础进行设计，主要包括外观设计、内部的压力测控系统及显示电路设计、完全温度补偿技术研究等内容。
　　第二部分，概述了初始地应力场反演分析的常用方法，对比各方法的优缺点，提出了自己的研究思路。主要对有限元多元回归分析反演方法作了进一步的研究，针对样本应力场与实际应力场偏差过大的情况采用了该方法的改进算法。通过常规算法与改进算法的算例对比分析，说明了改进算法算出的回归值更接近于实测值，精度更高。
　　最后，对全文的研究工作进行了总结，并对今后的研究工作进行了展望。

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Contents

1 绪 论

1.1 研究的背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 地应力测试方法概况

2.1 水压致裂法

2.2 应力解除法

2.3 声发射法

2.4 本章小结

3 基于三向压力盒的地应力测试研究

3.1 压力传感器原理

3.2 岩土三向压力盒研制

3.3 基于三向压力盒的地应力测试

3.4 本章小结

4 基于实测的地应力反演方法研究

4.1 地应力的组成部分及影响因素

4.2 基于实测的地应力反演分析

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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