一、檢測項目的核心目標

1. 測定巖體三維應力：獲取垂直應力、最大水平主應力、最小水平主應力的大小及方向。
2. 評估應力分布特征：分析應力梯度、非均勻性及其對工程穩定性的影響。
3. 驗證理論模型：通過實測數據修正數值模擬參數，優化巷道支護、采場設計等方案。

二、關鍵檢測項目及技術要點

1. 套筒致裂壓力測試

• 測試內容
  • 記錄套筒加壓至巖體破裂的臨界壓力（破裂壓力 ??Pb?）。
  • 監測裂縫閉合時的閉合壓力（瞬時關閉壓力 ??Ps?），用于計算水平主應力。
• 技術方法
  • 通過高精度壓力傳感器實時采集壓力數據，結合流量計監控注液速率。
  • 利用聲發射或鉆孔攝像技術捕捉裂縫起裂點，確定破裂壓力閾值。

2. 裂縫擴展方向與形態分析

• 測試內容
  • 測定裂縫的延伸方向（指示最大水平主應力方向）。
  • 分析裂縫長度、寬度及分支特征，評估巖體各向異性。
• 技術方法
  • 采用鉆孔成像儀（如BHTV）或光纖傳感器監測裂縫幾何參數。
  • 結合斷裂力學理論建立裂縫擴展模型，反演應力場方向。

3. 原位應力計算與驗證

• 測試內容
  • 基于彈性力學公式計算三維應力分量： ??=??+?⋅(??−??)σH?=Ps?+K⋅(σv?−Ps?) 其中，??σH?為最大水平應力，??σv?為垂直應力，?K為巖體強度系數。
  • 通過多鉆孔交叉驗證法或水力階撐試驗復核計算結果。
• 技術方法
  • 使用專用軟件（如MATLAB、FLAC3D）進行數據反演，消除鉆孔擾動誤差。
  • 對比不同深度測點的應力梯度，識別構造應力異常區。

4. 巖體力學參數標定

• 測試內容
  • 測定巖體抗拉強度（?0T0?）、彈性模量（?E）及泊松比（?ν）。
  • 分析巖體裂隙發育程度對測試結果的影響。
• 技術方法
  • 結合室內巖石力學試驗（如Brazilian劈裂試驗）與現場數據聯合標定。
  • 采用聲波測井技術評估巖體完整性系數（RQD）。

5. 設備性能檢測與校準

• 測試內容
  • 驗證液壓系統的壓力穩定性（誤差≤±1 MPa）。
  • 檢查數據采集系統的采樣頻率（≥100 Hz）和抗干擾能力。
• 技術方法
  • 使用標準壓力發生器對傳感器進行靜態/動態標定。
  • 在實驗室模擬鉆孔環境下進行全流程壓力-流量耦合測試。

三、檢測流程概要

1. 鉆孔準備：施工垂直或水平鉆孔（直徑90–130 mm，深度≥30 m），清理孔壁殘渣。
2. 設備安裝：將套筒探頭（含壓力傳感器、位移計）推送至目標層位，封隔測試段。
3. 加壓致裂：分級施加液壓直至巖體破裂，記錄壓力-時間曲線及裂縫特征。
4. 數據采集與處理：提取關鍵參數（??,??Pb?,Ps?），通過軟件計算應力張量。
5. 結果校驗：結合地質雷達或地震波法復核應力分布規律。

四、檢測結果的應用場景

• 礦山安全設計：確定巷道最優軸線方向，避開高應力集中區。
• 煤與瓦斯突出預警：評估構造應力對瓦斯賦存的影響。
• 地壓災害防控：預測巖爆、片幫風險等級，制定支護方案。

五、技術優勢與局限性

• 優勢：
  • 直接獲取深部巖體原位應力，數據可靠性高于經驗公式法。
  • 適用于復雜地質條件（如高瓦斯、強含水層）。
• 局限性：
  • 對鉆孔質量要求高，破碎巖層中易出現多裂縫干擾。
  • 需結合地質構造分析，避免斷層對應力方向的誤導。

六、典型案例

• 最大水平主應力 ??=28.5 MPaσH?=28.5MPa，方向N35°E；
• 垂直應力 ??=21.2 MPaσv?=21.2MPa，與上覆巖層自重計算值吻合；
• 基于測試結果優化了支護參數，后續監測中巷道變形量降低60%。

結語