，，，

(1．長(zhǎng)江科學(xué)院 水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010； 2．中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 杭州 311122)

裂隙較發(fā)育巖體的地應(yīng)力測(cè)量與研究

劉元坤1，石安池2，韓曉玉1，許靜1

(1．長(zhǎng)江科學(xué)院 水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430010； 2．中國(guó)電建集團(tuán) 華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 杭州 311122)

2017,34(12):63-67,72

為了解決裂隙較發(fā)育巖體在常規(guī)地應(yīng)力測(cè)試方法下難度較大、成功率較低的問(wèn)題，分析研究了各種地應(yīng)力測(cè)試方法在裂隙較發(fā)育巖體中的適用性。結(jié)果表明：鉆孔孔底應(yīng)變解除法可用于節(jié)理裂隙較為發(fā)育巖體的地應(yīng)力測(cè)量，并在某水電站壩基柱狀節(jié)理巖體中得到應(yīng)用；采用該方法成功獲得某水電站壩基柱狀節(jié)理巖體的平面應(yīng)力狀態(tài)，并對(duì)3個(gè)不同方位的鉆孔測(cè)試獲得三維應(yīng)力狀態(tài)；通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至各個(gè)鉆孔坐標(biāo)系下的應(yīng)力結(jié)果與單孔孔底應(yīng)力測(cè)試結(jié)果較為接近，不同方法的測(cè)試結(jié)果得到互相驗(yàn)證。故鉆孔孔底應(yīng)變解除法能較好地適用于諸如柱狀節(jié)理等裂隙較發(fā)育巖體的地應(yīng)力測(cè)量與研究之中，可供類(lèi)似工程參考使用。

水電站；節(jié)理巖體；地應(yīng)力；孔底應(yīng)變解除法；三維應(yīng)力狀態(tài)

1 研究背景

地應(yīng)力場(chǎng)的確定是進(jìn)行地下洞室、壩基和邊坡穩(wěn)定性分析，進(jìn)行合理的開(kāi)挖支護(hù)設(shè)計(jì)必不可少的條件之一[1-6]。目前確定地應(yīng)力或地應(yīng)力場(chǎng)的方法主要有直接測(cè)量法和間接推斷法2類(lèi)。直接測(cè)量地應(yīng)力大小和方向的方法主要有應(yīng)力解除法[7-8]、應(yīng)力恢復(fù)法、水壓致裂法[9-10]、鉆孔崩落分析法等；間接推斷地應(yīng)力大小和方向的方法也有許多種，如測(cè)量巖芯波速各向異性法[11]、空心包體應(yīng)變計(jì)法[12]、巖芯微裂隙取向統(tǒng)計(jì)法、震源機(jī)制推斷法、橫波分裂法、井孔管道偏振分析法、地質(zhì)學(xué)的斷層或節(jié)理走向統(tǒng)計(jì)法、斷層滑動(dòng)方向擬合法、顯微構(gòu)造分析法、火山錐定向排列分析法、水系走向統(tǒng)計(jì)分析法、X射線法(測(cè)殘余應(yīng)力)、Kaiser效應(yīng)法(測(cè)巖石經(jīng)受的最大應(yīng)力)等。而目前針對(duì)節(jié)理裂隙較為發(fā)育的巖體(如某水電站的柱狀節(jié)理巖體等)，還沒(méi)有很好的地應(yīng)力測(cè)試方法[13-14]。筆者通過(guò)對(duì)各種地應(yīng)力測(cè)試方法在裂隙較為發(fā)育巖體中的適用性進(jìn)行分析研究，認(rèn)為鉆孔孔底應(yīng)變解除法[15]可用于對(duì)節(jié)理裂隙較為發(fā)育巖體進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)量，并在某水電站壩基柱狀節(jié)理巖體地應(yīng)力測(cè)量中得到應(yīng)用。

2 鉆孔孔底應(yīng)變解除法原理

鉆孔孔底應(yīng)變解除法地應(yīng)力測(cè)試是《工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50266—2013)[16]、《水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程》(SL 264—2001)[17]等規(guī)程的推薦方法。但由于該方法測(cè)試過(guò)程繁瑣，成功率較低，國(guó)內(nèi)地應(yīng)力測(cè)試較少使用。

孔底應(yīng)變法與其他套鉆孔應(yīng)力解除法地應(yīng)力測(cè)量均是以彈性理論為基礎(chǔ)，巖體介質(zhì)作彈性體假設(shè)，測(cè)量時(shí)根據(jù)被解除時(shí)的應(yīng)變來(lái)計(jì)算地應(yīng)力。某水電站柱狀節(jié)理巖體柱體的邊長(zhǎng)一般為5～20 cm，鉆孔直徑9.1 cm，單個(gè)應(yīng)變片尺寸為5 mm×3 mm(長(zhǎng)×寬)，應(yīng)變叢覆蓋區(qū)域約1 cm2，因此，應(yīng)變叢尺度可以滿足孔底應(yīng)變法的測(cè)試假設(shè)。孔底應(yīng)變法一次測(cè)量?jī)H能確定孔底橫截面上的二維應(yīng)力狀態(tài)，若要進(jìn)行三維應(yīng)力測(cè)量則需要在同一部位布置3個(gè)(或3個(gè)以上)不同方向的鉆孔，才能確定巖體的三維應(yīng)力狀態(tài)。

2.1 鉆孔孔底的應(yīng)力分析

鉆孔孔底平面應(yīng)力分量與巖體應(yīng)力的關(guān)系沒(méi)有解析解，目前鉆孔孔底應(yīng)變測(cè)量法的應(yīng)力計(jì)算是以Bonnechere[18](1968)和Van Heerden[19](1969)等人由模型試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)公式作為基礎(chǔ)，如圖1所示。

(a)鉆孔截面應(yīng)力狀態(tài) (b)孔底測(cè)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)

圖1鉆孔孔底的應(yīng)力集中

Fig.1Stressconcentrationofholebottom

相關(guān)計(jì)算公式可表示為

(1)

式中：σx,σy,σz分別為橫截面x,y,z向應(yīng)力分量;τxy為橫截面剪應(yīng)力分量；σ′x,σ′y,τ′xy分別為測(cè)點(diǎn)處x向應(yīng)力分量、y向應(yīng)力分量、剪應(yīng)力分量；a,b,c,d為鉆孔孔底平面中心點(diǎn)應(yīng)力集中系數(shù)，由試驗(yàn)和有限元數(shù)值計(jì)算求得。

例如Van Heerden通過(guò)試驗(yàn)得到a=d=1.25，b=0，c=-0.75×(0.65+μ)，其中μ為泊松比。Leeman對(duì)幾種材料進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，在這些立方試塊材料的垂直面中心沿水平向鉆一鉆孔，深度為棱邊的一半，在鉆孔底部粘貼電阻絲應(yīng)變叢，在壓力機(jī)上沿鉆孔垂直方向施壓。這時(shí)試件的應(yīng)力狀態(tài)中(除鉆孔附近以外) 垂直向應(yīng)力σ1為

σ1=P/S。

(2)

式中：P為壓力機(jī)的壓力；S為試件加載面面積。

每種材料中在鉆孔底面水平方向上均有一小主應(yīng)力σ′2存在，其量值<0.08σ1。這是由于試件與壓力機(jī)的壓板之間的磨擦效應(yīng)造成。

高爾(Galle)用光彈性試驗(yàn)也得到非常類(lèi)似的結(jié)果。在單軸垂直向壓應(yīng)力作用下，鉆孔底面垂直向和水平向直徑上的應(yīng)力σ′1和σ′2的分布如圖2。由圖2可知，在鉆孔底面的中心σ′1=1.53σ1，σ′2=0；并且孔底平面的應(yīng)力狀態(tài)，在水平向直徑上是均勻的，在垂直向直徑上離中心0.6半徑范圍內(nèi)也是均勻的。這就保證了鉆孔孔底應(yīng)變測(cè)量法的測(cè)量元件能夠測(cè)到比較理想的孔底平面應(yīng)力狀態(tài)。

利用點(diǎn)應(yīng)變狀態(tài)之間的關(guān)系和彈性平面應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的胡克定律，及觀測(cè)的應(yīng)變值，可求出單個(gè)鉆孔測(cè)點(diǎn)處二維應(yīng)力分量。本文作平面應(yīng)變假設(shè)，即εz=0，σz=μ(σx+σy)， 并采用Van Heerden測(cè)算的中心點(diǎn)應(yīng)力集中參數(shù) 計(jì)算單個(gè)鉆孔測(cè)點(diǎn)處橫截面應(yīng)力。

(a)水平向直徑應(yīng)力分布 (b)垂直向直徑應(yīng)力分布

圖2在單軸垂直向應(yīng)力作用下鉆孔孔底平面上水平向和垂直向直徑上的應(yīng)力分布

Fig.2Horizontalandverticalstressdistributionalongthediameterofholebottomplaneunderuniaxialverticalstress

2.2 鉆孔孔底應(yīng)變?nèi)S應(yīng)力測(cè)試原理

采用鉆孔孔底應(yīng)變測(cè)量法進(jìn)行三維地應(yīng)力測(cè)定，需要布置s個(gè)交匯鉆孔(s≥3，其中不同方向的鉆孔至少為3個(gè))，其序號(hào)用i表示，并設(shè)鉆孔的傾角為αi，方位角為βi。應(yīng)變計(jì)端面上布置1個(gè)應(yīng)變叢，應(yīng)變叢內(nèi)由t個(gè)應(yīng)變片組成，其序號(hào)用j表示，對(duì)應(yīng)的角度為φij。

為了觀測(cè)值方程組的求解，各鉆孔測(cè)量時(shí)所建立的觀測(cè)值方程中由鉆孔坐標(biāo)系表達(dá)的應(yīng)力分量，必須通過(guò)坐標(biāo)變換，轉(zhuǎn)換到由大地坐標(biāo)系表達(dá)。為此必須分別建立大地坐標(biāo)系和鉆孔坐標(biāo)系。它們都采用右手系。大地坐標(biāo)系o-xyz：z軸為鉛垂向上，x軸為建筑物軸線方向，其方位角為β0，y軸的方位角為β0-90°。鉆孔坐標(biāo)系o-xiyizi：zi軸為鉆孔軸線方向，指向孔口為正，xi軸為水平向，以yi軸位于上半空間為仰角的指向?yàn)檎?，即傾角為0°，方位角為βi-90°，軸yi的傾角為90°-αi，方位角為βi+180°。鉆孔坐標(biāo)系o-xiyizi與大地坐標(biāo)系o-xyz相互關(guān)系如圖3所示。

圖3鉆孔坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系相互關(guān)系

Fig.3Relationshipbetweenboreholecoordinatesystemandgeodeticcoordinatesystem

在第i鉆孔孔底中心部位的二次應(yīng)力狀態(tài)與鉆孔坐標(biāo)系表達(dá)的地應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系為

(3)

利用點(diǎn)應(yīng)變狀態(tài)之間的關(guān)系，在第i鉆孔孔底的第j應(yīng)變片測(cè)得的解除應(yīng)變值εij與x軸向、y軸向應(yīng)變值的關(guān)系為

(4)

式中：εxi，εyi，εzi，γxiyi分別為在第i鉆孔坐標(biāo)系下的應(yīng)變分量；φij為第j應(yīng)變片在第i鉆孔坐標(biāo)系下的方向角。

再引入彈性平面問(wèn)題的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的胡克定律，即

(5)

式中：E為彈性模量；G為剪切模量。

把式(3)代入式(5)，然后再代入式(4)，得到孔底應(yīng)變觀測(cè)值與鉆孔坐標(biāo)系表達(dá)的應(yīng)力分量的關(guān)系,即

Eεij=[(a-μb)cos2φij+(b-μa)sin2φij]σxi+ [(b-μa)cos2φij+(a-μb)sin2φij]σyi+ (1-μ)cσzi+(1+μ)dsin2φijτxiyi。

(6)

由鉆孔坐標(biāo)系表達(dá)的應(yīng)力分量σxi，σyi，σzi和τxiyi必須轉(zhuǎn)換為大地坐標(biāo)系表達(dá)形式。把應(yīng)力分量坐標(biāo)變換公式(7)代入式(6)，得到鉆孔孔底應(yīng)變測(cè)量法的觀測(cè)值方程組為式(8)，其中系數(shù)見(jiàn)式(9)。

Eεk=Ak1σx+Ak2σy+Ak3σz+Ak4τxy+Ak5τyz+Ak6τzx。

鑒于讀者的閱讀習(xí)慣，小說(shuō)的形式該采用歸化還是異化的翻譯策略，這是譯者不得不去考慮的。清末民初之際的譯者，為了遷就讀者，大多采用歸化的方法，人名、地名的歸化是常有的事情，更有甚者則利用中國(guó)章回體小說(shuō)去翻譯外國(guó)的小說(shuō)，如最早翻譯成中文的《英包探勘盜密約案》。譯者因?yàn)椴涣私馕鞣絺商叫≌f(shuō)的形式和結(jié)構(gòu)，于是將案件的敘述順序徹底打亂，并用中國(guó)傳統(tǒng)的順敘手法去翻譯。而程小青在翻譯偵探小說(shuō)《罪數(shù)》時(shí)，則采用異化的策略——按照西方偵探小說(shuō)的故事形式和結(jié)構(gòu)去翻譯。

(8)

式中：k=(i-1)t+j，其中系數(shù)Ak1,Ak2,Ak3,Ak4,Ak5,Ak6的表達(dá)式分別為

由觀測(cè)值方程組式(8)可求得大地坐標(biāo)系條件下的空間應(yīng)力分量，再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，可求得空間主應(yīng)力。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

某水電站前期對(duì)工程區(qū)的地應(yīng)力場(chǎng)開(kāi)展了部分測(cè)試工作，但主要集中在左、右岸坡體較淺層部位及左、右地下廠房區(qū)域的相對(duì)完整的巖體內(nèi)，而沒(méi)有針對(duì)壩基柱狀節(jié)理巖體區(qū)的地應(yīng)力測(cè)試。為此在某水電站左岸壩基于PSL1排水洞掌子面附近布置了DK2，DK3,DK4鉆孔，這3個(gè)鉆孔兩兩相互正交在空間上構(gòu)建成三維測(cè)點(diǎn)。鉆孔平面布置如圖4所示。

圖4DK2—DK4鉆孔平面布置示意圖

Fig.4SchematiclayoutofboreholeDK2-DK4

孔底應(yīng)變法地應(yīng)力測(cè)試典型曲線(以DK2-1測(cè)點(diǎn)為例)如圖5所示，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作及測(cè)試所獲得的巖芯照片如圖6所示。

測(cè)點(diǎn)測(cè)試應(yīng)變及巖體參數(shù)見(jiàn)表1,平面應(yīng)力及三維應(yīng)力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果可知：巖體應(yīng)力較低，DK2鉆孔橫截面大主應(yīng)力為2.32～3.74 MPa，大主應(yīng)力方向與柱狀節(jié)理傾向或邊坡傾向接近。DK3鉆孔橫截面大主應(yīng)力為1.67～4.13 MPa，大主應(yīng)力方向主要為緩傾角。DK4鉆孔橫截面主應(yīng)力等同于水平主應(yīng)力，最大水平主應(yīng)力為4.98 MPa，方向?yàn)镹NW—NW向。

圖5 孔底應(yīng)變法地應(yīng)力測(cè)試典型曲線

(a) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作 (b)解除后巖芯

圖6 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工作及測(cè)試所獲得的巖芯

表2 各鉆孔測(cè)點(diǎn)的平面應(yīng)力結(jié)果

注：α為橫截面大主應(yīng)力與x軸夾角

根據(jù)表2中DK2—DK4鉆孔的測(cè)試結(jié)果，計(jì)算得測(cè)試區(qū)域三維應(yīng)力結(jié)果見(jiàn)表3和表4。測(cè)試結(jié)果已轉(zhuǎn)為大地坐標(biāo)系。

表3 測(cè)試區(qū)域空間主應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

注：傾角為應(yīng)力矢量與其在水平面投影的夾角，向上為正

表4 測(cè)試區(qū)域三維應(yīng)力測(cè)試結(jié)果

注：大地坐標(biāo)系的x軸為正北向，y軸為正西向，z軸鉛直向上；σH為平面大主應(yīng)力，σh為平面小主應(yīng)力，αH為平面大主應(yīng)力方位

由表3可知，空間第1主應(yīng)力的緩傾角9.1°，方位角N9.7°W，與河谷走向較為接近；第2主應(yīng)力的傾角28.6°，方位角N85.2°E，與河谷近乎垂直；第3主應(yīng)力的傾角59.6°，方位角S64.5°W，與河谷走向呈較大角度相交，該主應(yīng)力方向與測(cè)點(diǎn)部位方向較接近。

由表4可見(jiàn)，平面應(yīng)力分量中最大水平主應(yīng)力σH=5.15 MPa，σh=4.38 MPa，最大水平主應(yīng)力方向?yàn)镾11.2°E，為SSE—NS向，與河谷走向較為接近。

表4中三維計(jì)算結(jié)果通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換可得各個(gè)鉆孔坐標(biāo)系下的應(yīng)力結(jié)果，進(jìn)而與各個(gè)鉆孔的孔底應(yīng)力測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 三維計(jì)算結(jié)果與單鉆孔孔底應(yīng)力測(cè)試結(jié)果對(duì)比

由表5可知，三維應(yīng)力測(cè)試結(jié)果與單孔孔底應(yīng)力測(cè)試結(jié)果較為接近，2種方法的測(cè)試結(jié)果可以互相驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)各種地應(yīng)力測(cè)試方法在裂隙較為發(fā)育巖體中的適用性進(jìn)行分析研究，得出主要結(jié)論如下：

(1)鉆孔孔底應(yīng)變解除法可適用于節(jié)理裂隙較為發(fā)育巖體的地應(yīng)力測(cè)量，并在某水電站壩基柱狀節(jié)理巖體中得到較好應(yīng)用。

(2)鉆孔孔底應(yīng)變法應(yīng)力測(cè)試能夠反映出鉆孔橫截面的應(yīng)力狀態(tài)，通過(guò)該方法成功獲得某水電站壩基柱狀節(jié)理巖體的平面應(yīng)力狀態(tài)。

(3)基于孔底應(yīng)變解除法對(duì)3個(gè)不同方位的鉆孔進(jìn)行測(cè)試獲得三維應(yīng)力狀態(tài)。通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換至各個(gè)鉆孔坐標(biāo)系下的應(yīng)力結(jié)果與單孔孔底應(yīng)力測(cè)試結(jié)果較為接近，2種方法的測(cè)試結(jié)果可以互相驗(yàn)證。研究結(jié)果可供類(lèi)似工程參考使用。

[1]LJUNGGRENC,CHANGYan-ting,JANSONT, et al.AnOverviewofRockStressMeasurementMethods[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences, 2003, 40(7/8): 975-989.

[2]CHANGSoo-ho,LEEChung-in,LEEYoun-kyou.AnExperimentalDamageModelandItsApplicationtotheEvaluationoftheExcavationDamageZone[J].RockMechanicsandRockEngineering, 2007, 40(3): 245-285．

[3]MAEJIMAT,MORIOKAH,MORIT.EvaluationofLoosenedZonesonExcavationofaLargeUndergroundRockCavernandApplicationofObservationalConstructionTechniques[J].TunnellingandUndergroundSpaceTechnology,2003,18 (2/3):223-232．

[4]FAIRHURSTC.MethodofDetermining“Insitu”StressesatGreatDepth[R].Omaha:MissouriRiverDivision,U.S.CorpsofEngineers, 1968.

[5]HUDSONJA,CORNETFH,CHRISTIANSSONR.ISRMSuggestedMethodsforRockStressEstimation-PartⅠ:StrategyforRockStressEstimation[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences, 2003, 40:991-998.

[6]SJ?BERGJ，CHRISTIANSSONR，HUDSONA.ISRMSuggestedMethodsforRockStressEstimation-Part2：OvercoringMethods[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences, 2003, 40(7/8):999-1010.

[7] 王建軍.壓磁套芯解除法地應(yīng)力測(cè)量技術(shù)研究進(jìn)展[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1999,21(3):374-376.

[8] 葛修潤(rùn)，侯明勛.一種測(cè)定深部巖體地應(yīng)力的新方法——鉆孔局部壁面應(yīng)力全解除法[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(12):3923-3927.

[9] 陳群策,李方全. 水力階撐法用于原地應(yīng)力測(cè)量的工作原理及其工程實(shí)踐[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1998,17(3):305-310.

[10]HAIMSONBC.HydraulicFracturinginPorousandNonporousRockandItsPotentialforDeterminingIn-situStressesatGreatDepth[R].Omaha:MissouriRiverDivision,U.S.CorpsofEngineers, 1968.

[11] 田家勇,王恩福．基于聲彈理論的地應(yīng)力超聲測(cè)量方法[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25(2)：3720-3724.

[12] 李 遠(yuǎn),喬 蘭,孫歆碩.關(guān)于影響空心包體應(yīng)變計(jì)地應(yīng)力測(cè)量精度若干因素的討論[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006,25(10):2140-144.

[13]MATSUKIK,KAGAN,YOKOYAMAT, et al.DeterminationofThreedimensionalInsituStressfromCoreDiscingBasedonAnalysisofPrincipalTensileStress[J].InternationalJournalofRockMechanics&MiningSciences, 2004, 41(7): 1167-1190.

[14] 韓曉玉,明 靜,艾 凱.常用地應(yīng)力測(cè)試技術(shù)評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010，27(12)：36-41.

[15]SUGAWARAK,TAKEHARAT,OBARAY, et al.RockStressMeasurementbyMeansoftheCompactOvercoringMethod[J].JournalofMiningandMaterialsProcessingInstituteofJapan, 1994,110(4): 331-336.

[16]GB/T50266—2013, 工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[17]SL264—2001, 水利水電工程巖石試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)水利水電出版社,2001.

[18]BONNECHEREF.StrainGaugefortheMeasurementofAxialandRadialDeformationinaBorehole[C]∥InternationalSocietyforRockMechanics.RockMechanicsSymposiumProceedings,Madrid,Spain,October, 1968:71-73.

[19]VANHEERDENWL.StressConcentrationFactorsfortheFlatBoreholeEndforUseinRockStressMeasurements[J].EngineeringGeology, 1969,3(4):307-323.

MeasurementandResearchonIn-situStressofJointedandFracturedRockMass

LIUYuan-kun1，SHIAn-chi2，HANXiao-yu1，XUJing1

(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalMechanicsandEngineeringofMinistryofWaterResources,YangtzeRiverScientificResearchInstitute,Wuhan430010,China; 2.PowerChinaHuadongEngineeringCorporationLimited,Hangzhou311122,China)

In order to address the difficulty and low success rate of conventional stress detection methods applied to

jointed and fractured rock mass, we found that the method of strain relieving in the bottom of borehole is applicable and we employed this method to the columnar jointed rock mass of the dam foundation of a hydropower station. Through this method, we obtained the plane stress of the jointed rock mass and the three-dimensional stress state from three boreholes in different directions. The stress results transformed to the borehole coordinate system were close to the test results of single borehole stress, verifying the calculation results. In conclusion, the method of strain relieving in the bottom of borehole could be well applied to the stress measurement of fractured rock mass such as columnar joints.

hydropower station; jointed rock mass; in-situ stress; borehole bottom strain relieving method; three-dimensional stress state

10.11988/ckyyb.20160806

2016-08-10；

2016-12-27

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51579016);國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFC0401801，2016YFC0401803)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(CKSF2016041/YT，CKSF2017037/YT)

劉元坤(1968-),男，湖北武漢人,高級(jí)工程師，碩士,主要從事巖石力學(xué)與工程應(yīng)用等方面的研究, (電話) 027-82829885(電子信箱)191571768@qq.com。

TU459

A

1001-5485(2017)12-0063-05

(編輯：占學(xué)軍)