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CN102162357B - 一种立井井壁既有应力的原位测试方法 - Google Patents

一种立井井壁既有应力的原位测试方法 Download PDF

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CN102162357B CN 201110079624 CN201110079624A CN102162357B CN 102162357 B CN102162357 B CN 102162357B CN 201110079624 CN201110079624 CN 201110079624 CN 201110079624 A CN201110079624 A CN 201110079624A CN 102162357 B CN102162357 B CN 102162357B
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赵光思
廖波
况联飞
陈国舟
王义江
赵晓东
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China University of Mining and Technology CUMT
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Abstract

一种立井井壁既有应力的原位测试方法，通过在井壁内表面开双孔，测试双孔中间部位的应变变化，根据开孔前后应变的改变量计算井壁的既有应力。在待测井壁表面确定开孔位置，并做好标记；在双孔位置中间部位粘贴横向、竖向应变片，连接好数据线，测试它们的应变初始值；在标记处开孔，并测试应变片的应变增量；根据开孔前后的应变改变量计算出井壁的既有应力。即在井壁内壁表面钻两个孔，测试两孔中间部位的应变变化，根据钻孔前后井壁混凝土应变的改变量计算其应力大小。该方法操作简单，不会破坏井壁完整性，测试精度高，为立井井壁的安全诊断奠定了基础。

Description

一种立井井壁既有应力的原位测试方法
技术领域：
本发明涉及一种立井井壁既有应力的原位测试方法，特别适用于厚表土井壁当前应力大小的测试，也适用于其他类似混凝土井壁（构筑物）的测试。
背景技术：
处于厚表土层中的立井井筒大多数已运营多年，井壁的受力状态及应力大小不清楚，这为井壁破裂灾害的预测预报和井壁破裂防治工程的实施带来困难。获得井壁的既有应力，判断其安全性是必要的，尤其是建设已久的井壁。目前测试井壁既有应力的原位测试方法主要有应力解除法、水压致裂法等，而这些测试方法操作复杂、占用井筒时间长，对井壁破坏性较大。因此，发明一种较理想的井壁既有应力原位测试方法是必要的，将成为判断井壁安全性的重要手段。
发明内容：
本发明的目的是克服已有技术存在的问题，提供一种操作简单方便、对井壁破坏性小、测量精度高的立井井壁既有应力的原位测试方法。
本发明的立井井壁既有应力的原位测试方法，包括如下步骤：
a．在位于井筒垂深50~200m范围内的同一轴线上每隔10~20m重复间隔标定两个待测钻孔的位置；
b．对井壁间隔标定的两个待测钻孔位置进行表面清洗；
c．之后，在间隔标定的两个待测钻孔位置之间的井壁上粘贴呈直角排列的两个横、竖向应变片，将连接两个横、竖向应变片的测试数据导线与应变测试仪器相连；
d．打开应变测试仪器，开始数据采集，并记录应变初始值                                                
Figure 2011100796243100002DEST_PATH_IMAGE001
；
e．在间隔标定的两个待测钻孔的位置逐个实施钻孔，钻完第一个孔后停顿5min再钻第二个孔；
f．钻孔完毕后，继续采集应变数据直至数据稳定，记录最终的应变稳定值
Figure 802456DEST_PATH_IMAGE002
；
g．根据两个待测钻孔开孔前后的两个应变值得到应变变化值
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
h．根据应变变化值
Figure 533652DEST_PATH_IMAGE003
与既有应力
Figure 527016DEST_PATH_IMAGE004
的函数关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
计算得出待测井壁的既有应力值。
所述的待测钻孔的中心距距离为8~16cm，钻孔直径为4~8cm；所述的待测钻孔的钻孔深度控制在4~6cm。
有益效果：通过在井壁表面开双孔，测试钻孔中间部位的应变变化，根据开孔前后应变的改变量计算井壁的应力大小。其操作简单，占用井筒时间短，基本不影响矿井提升；实施操作所需的空间较小，尤其适用于井筒等深部地下结构操作空间小的特点；不会破坏井壁的完整性。其主要优点有：
1．井壁既有应力的获得是对井壁结构安全评价的重要因素；
2．所提出的获得井壁既有应力的方法，操作简单，占用井筒时间短，基本不影响矿井提升；
3．方法实施操作所需的空间较小，尤其适用于井筒等深部地下结构操作空间小的特点；
4．不破坏井壁的完整性。
附图说明：
图1为本发明的测试方法的示意图。
图中：钻孔-1，数据测试线-2，应变传感器-3，井壁-4。
具体实施方式：
图1所示，本发明的立井井壁既有应力的原位测试方法，通过开双孔，测试双孔中间部位应变开孔前后的改变量，根据此改变量与井壁既有应力之间的函数关系式，计算出井壁的既有应力值，具体步骤如下：
a．首先在位于井筒垂深50~200m处范围内，同一轴线上每隔10~20m重复间隔标定两个待测钻孔2的位置；
b．对井壁1间隔标定的两个待测钻孔2位置进行表面清洗；
c．之后，在间隔标定的两个待测钻孔2位置之间的井壁1上粘贴呈直角排列的两个横、竖向应变片3，将连接两个横、竖向应变片3的测试数据导线4与应变测试仪器相连；
d．打开应变测试仪器，开始数据采集，并记录应变初始值；
e．在间隔标定的两个待测钻孔2的位置逐个实施钻孔，钻完第一个孔后停顿5min再钻第二个孔，待测钻孔2的中心距距离为8~16cm，钻孔直径为4~8cm，待测钻孔2的钻孔深度控制在4~6cm；
f．钻孔完毕后，继续采集应变数据直至数据稳定，记录最终的应变稳定值；
g．根据两个待测钻孔2开孔前后的两个应变值得到应变变化量
Figure 604059DEST_PATH_IMAGE003
；
h．根据应变变化值与既有应力的函数关系式：即或计算出待测井壁1的既有应力值，式中：为井壁4的既有应力值；
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为测试得到的应变变化值。

Claims (1)

1.一种立井井壁既有应力的原位测试方法，其特征在于包括如下步骤：
a．在位于井筒垂深50~200m范围内的同一轴线上每隔10~20m重复间隔标定两个待测钻孔（2）的位置；
b．对井壁（1）间隔标定的两个待测钻孔（2）位置进行表面清洗；
c．之后，在间隔标定的两个待测钻孔（2）位置之间的井壁（1）上粘贴呈直角排列的一个横向、一个竖向应变片（3），将连接横、竖两个向应变片（3）的测试数据导线（4）与应变测试仪器相连；
d．打开应变测试仪器，开始数据采集，并记录应变初始值                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
e．在间隔标定的两个待测钻孔（2）的位置逐个实施钻孔，钻完第一个孔后停顿5min再钻第二个孔；
f．钻孔完毕后，继续采集应变数据直至数据稳定，记录最终的应变稳定值；
g．根据两个待测钻孔（2）开孔前后的两个应变值得到应变变化值
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
h．根据应变变化值与既有应力之间的函数关系式：计算得出待测井壁（1）的既有应力值。
2．根据权利要求1所述的立井井壁既有应力的原位测试方法，其特征在于：所述的待测钻孔（2）的中心距距离为8~16cm，钻孔直径为4~8cm。
3. 根据权利要求1或2所述的立井井壁既有应力的原位测试方法，其特征在于：所述的待测钻孔（2）的钻孔深度控制在4~6cm。
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