扰动应力监测系统的研发及在马鞍山矿的应用

李子林，孙歆硕，李 远，刘子斌

(1.北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083； 2.国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100083)

围岩应力扰动是引起工程失稳和破坏的直接因素，实时应力监测能够通过应力是否发生突变来预测岩石内部是否出现因施工扰动、不明地质现象造成的工程失稳和破坏。人类对地应力的认知不到百年，而采用仪器等来测量及分析计算地应力仅数十年。20世纪60年代，南非科学家和工业研究委员会(CSIR)首先研制出了三轴孔壁应变计；澳大利亚联邦科学和工业研究组织力学部研制了技术更为成熟、使用更为普遍的CSIRO型三轴空心包体应变计；水压致裂法测量岩体应力的理论在1968年提出，该种方法最大的优点是能够测量深部的应力值，这是其他方法所不能达到的[1]。除了上述方法外，美国学者还提出微应变曲线分析法、钢弦应力计、钻孔张裂测量法、非弹性恢复应变测量法和圆柱光弹应变计等。

我国对地应力测量的研究开始于20世纪50年代末。20世纪60年代中期，湖北大冶铁矿实现了国内首次应力解除测量，成功获取-80 m处岩体表面的应力[2]；70年代中期后，水利水电部门也开展了大量的应力测量工作；80年代空心包体应变计被引入我国，我国学者对其进行一系列改进，并研制了改进型的空心包体应变计，成功应用于现场测量[3]。1980年，水压致裂法从美国引进，首次进行了地应力测量[4]。2003年，中国地震局地壳应力研究所谢富仁成功研制轻便型水压致裂测量设备[5]。……