Методы изучения и оценки напряженного состояния массива грунта

Дополнительная нагрузка от сооружений, изменение формы поверхности при проходке выемок, карьеров и котлованов, откачки подземных вод, нефти и газа, проходка подземных горных выработок вызывают локальное, но весьма интенсивное перераспределение напряжений в массиве горных пород. В большинстве случаев воздействие искусственных факторов на напряженное состояние пород аналогично природным.

Напряженное состояние массива грунтов исследуется с помощью полевых, лабораторных и аналитических методов.

Полевые методы включают методы разгрузки при восстановлении естественных напряжений и геофизические.

Метод разгрузки для определения естественных напряжений был разработан в 1935 г. Д. Д. Головачевым (в дальнейшем он был усовершенствован). Определение напряжений методом разгрузки с измерением деформаций полного упругого восстановления производится в основном по трем схемам. Схема ВНИМИ заключается в измерении деформаций забоя скважины при выбуривании керна. На выровненный забой скважины наклеиваются тензодатчики, после чего забой скважины обуривается и производятся измерения деформации разгрузки керна. Переход от замеренных деформаций к напряжениям осуществляется по формулам теории упругости. Исследования зависимости напряженного состояния забоя скважин от вида напряженного состояния массива и величин показали, что измерительная скважина должна буриться в направлении одного из главных напряжений, чтобы получить симметричное поле деформаций относительно центра ее забоя (для возможности перехода от деформаций к напряжениям). При таком положении скважины деформации на забое обусловливаются напряжениями, не только действующими в плоскости забоя, но и вдоль ее оси.

Схема Хоста основана на измерении деформаций диаметра соосной скважины в выбуриваемом керне.