地下工程地应力测量及扰动应力监测技术
【研究目的】
在深部开采中,高地温、高地应力和高岩溶水压等特殊环境因素会极大影响工程和岩体力学特征,地应力是导致地下岩体变形和破坏的根本作用力。因此,精确测量深部原始应力及工程扰动后的应力变化至关重要,但目前尚缺乏有效手段监测应力扰动。所以,研究地下工程地应力测量及扰动应力监测技术非常重要,将有助于提高地下工程的安全稳定,并为工程设计、施工提供可靠支持。
【技术创新】
深地工程中核心问题就是地下复杂环境的感知,重中之重就是地应力的测量,地应力测量是梯队传统优势项目,经过多年研究,总结、建立了一系列的实验测试理论、方法,主要创新点如下:
(1)基于空心包体地应力测量基本理论和完全温度补偿技术原理,提出采集电路的双温度补偿方法, 有效地剔除温度变化对监测系统监测精度的影响,测量精度提高15%以上;
(2)建立了高压围压率定技术,模拟深部岩体复杂应力状态对岩石力学参数进行测量,可进行双轴和三轴条件下的岩芯围压率定试验,最高压力可达120MPa;
(3)研发针对岩石测试的多级杠杆加载系统,改进恒载仪试验台宽度、升级球形压头、增加锈钢活塞设计,实现了时效性应变恢复法中计算需要的精确测量目标;
(4)研发了声波干耦合的岩石损伤监测系统,研究弹性波、超声波与力学参量的关联,实现了多尺度岩石损伤和力学参数的获取;
(5)针对岩石破坏中多应变率信号干扰及采集技术缺失,研发了多应变率同步采集装置,实现了多应变率的同时获取。
【知识产权】
(1)发表相关研究论文30余篇,出版专著1部;授权中国发明专利 10余项;
(2)获得省部级及协会奖励6项。
【应用领域】
深地工程领域。
【应用情况】
(1)2019,川藏铁路昌都至林芝段项目;2020,山东省三山岛金矿地应力测量项目;
(2)2023,中国甘肃北山地下实验室地应力测量及开挖扰动应力监测项目。