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1、,,tl(}992)l,e一105ChineseJournalofRoekMeehaniesCSRMEandEngineering力二知勃农孤.(,11ol2992V1N西石门铁矿地应力量测与应力场的反分析方祖烈路长全100083(北京科技大学采矿系北京)提要本文通过西石门铁矿的地应力量狈,师口应力场的反分析对该矿区地应力场首次进行,,了系统的研究提出了西石门铁矿的应力场是以水平应力为主的旋转压应力场从南,;到北其水平主应力方向为北东,北南,北西向揭示了水平主应力随深度变化的规律“”;以及平均水平主应力与垂直主应力之比K值随深度变化的规律并从力学角度探讨了应
2、力场与井下巷道稳定、采矿工程设计之间的关系,为地下采矿科学化提供了理论依据.,。:地应力量测关键词地应力场反分析‘.J曰.J沼月lJ舌西石门铁矿进行地应力量测与分析是出于该矿区的特殊地质构造和使矿床开采进一步合理化、科学化的需要二西石门矿区位于山西陆台的东部边缘,太行山东麓中段,为太行山隆起带与华北沉降带两个不同构造单元的过渡地带.这种特殊的位置使本矿区经历了多次构造运动,造成了不同规模、不同性质的构造体系,形成了该矿区地应力场的复杂性.因此,了解矿区地应力分布规律和基本特征就成为矿区开采设计和稳定性分析的迫切需要..工991年9月4日收到本文.No1方:祖
3、烈等西石门铁矿地应力量测与应力场的反分析2空心包体三轴应变计,在西石门铁矿采矿技术攻关期间1987年和1989年曾先后两次对该矿区进行地应力,‘量测所用仪器均为地质部地质力学所生产的空心包体三轴应变计,其结构如图l所示.且一妊图1Kx一81型空心包体三轴地应变计结构示意图..、...1电缆2定向销38密封圈4环氧树脂筒5空腔及粘胶剂..。.6固定销7柱塞9导向杆10应变花.Fig1Sketehofthestruetureofahollowinelusionstresseell它主要由电缆、定向销、密封圈、、粘结剂、环氧树脂筒柱塞导向杆及应变花组成.其中核心部
4、分是环氧树脂筒中的十二个电阻应变片,它们构成三组应变花,相隔120.粘贴于环氧树脂圆筒表面,如图2所示.."卢8027B汤,、I、梦.c图2应变花位置分布图.FigZT五earrangementofstraingauges环氧树脂圆筒内有一足够大的内腔和一柱塞,用来容纳和挤出粘结剂.使用时,将圆筒内腔装满粘结剂,当柱塞不断推进时,即可使粘结剂经柱塞小孔流出,进入应变计和应变计安装孔孔壁之间的间隙里.经过一定时间,粘结剂完全固化后,即可进行套芯解除.应变计绝缘度高,防水性能好,可在单孔中通过一次套芯得到测点的三维应力状.Vol11岩石力学与工程学报态,具有使用
5、方便、安装操作简单、效率高的优点.:应变计中三组应变花的卸载恢复应变值与地应力之间的关系可表达为e,,a,a二l2a二a,eos、ry二sn,:E=(+)K+2(l一拼)〔(一)Z口一Zi20〕K‘‘.、叮龟了、了、‘、产、产1Z、.二2一“uK‘了l今1nJA,二,二,:E‘=a一“(a+a)。‘二,::二eos‘,,sn‘E,=4(l+拼)(o一:io)K.,二:*;5二5e、。。‘士下。、‘0(+::。‘;e二‘,。;二‘;。士‘。’式中为环向应变为轴向应变下为切向应变为正负45斜向应二、、:、、二:二变:E为弹性模量;“;ua,G,r,:。一xyz为
6、泊桑比几和为座标系中的六、、3‘.个应力分量;;:和K尤KK为校正系数每次套芯解除时,由12个应变片可以得到12个读数,多于要求解的应变分量数目.为了更充分地发挥量测数据的作用,提高结果的精度,要用最小二乘法进行数据处理,以便得到最可信赖的应力分量、主应力的大小和方向以及对误差做出估计.3地应力量测3.1选点,因此测点要远离采区;其次是测点选点的基本原则之一是要尽量避免采区的影响要尽量选在岩体完整性较好、节理裂隙不发育的地段,以利应力解除作业的进行;第三是所选的点要有一定的代表性.根据以上要求,先后两次测量共选了6个点,南区120m水平二个点,150m水平‘
7、个点,中区160.m水平三个点各点倾角、方位角如表1所示.表1各点倾角和方位角ThediPangleandazimuthofboreholes测点号数据一二三四五六”倾角()“方位角()“A点位置()—.:No1方祖烈等西石门铁矿地应力量测与应力场的反分析获3实测原始数据和输出曲线表2各点实测原始教据。Tab2ThestrainvaluesmeasuredinsixborehOles那测点号各应变片测得的最大稳定应变值(微应变的123456789101112158210741】协二一281一153263一24042一343252一生62235一6027527
8、53253505031525063559846048
