第4章

巖體地應力及其測量方法§1概述§2地應力場的分布規律§3高地應力區特征§4地應力測量方法第4章

巖體地應力及其測量方法一、定義1.地應力(天然應力、初始應力等）人類工程活動之前存在于巖體中的應力。2.二次應力（重分布應力、誘導應力等）由于工程活動改變了的巖體中的應力。→←二次應力↓↑∧++++++++++++++++++地應力→←↓↑∧相對于第2洞室的地應力4.1概述4.1.1地應力的基本概念關于地應力的古典假設1、海姆假設：在前言中我們已經介紹過，人們認識地應力還只是近百年的事，1912年瑞士的地質科學家海姆（A.Heim）在大型越嶺隧道的施工過程中，通過觀察與分析，首次提出了地應力的概念，二、關于地應力的古典假設1、海姆假設：假設地應力是靜水應力狀態，即地殼中任意一點的應力在各個方向上均相等，并且等于單位面積上覆蓋巖層的重量，即：式中：—水平應力；—垂直應力；—覆蓋巖層的容重；—覆蓋巖層的深度。海姆認為：（1）原巖應力各向等壓，即靜水壓力狀態。（2）上覆巖體的重量，歷經漫長的地質年代后，由于材料的蠕變性及地下水平方向的約束條件，導致水平應力最終與鉛重應力相均衡。這一法則，仍為許多巖石力學家在認識深部地應力狀態時所接受。2、金尼克假設1926年，原蘇聯學者金尼克修正了海姆的靜水壓力假設，他認為地殼中各點的垂直應力等于上覆蓋巖層的重量，而側向應力（水平應力）是泊松效應的結果，其值應為乘以一個修正系數。2、金尼克假設金尼克根據彈性理論（假定巖體是均勻的、連續的彈性介質體，得出水平應力總歸小于鉛垂應力的結論），認為這個測壓系數等于，即：式中：—上覆蓋巖層的泊松比，巖石的泊松比的常值范圍為0.15~0.30。此時，當時，，即海姆假說只是金尼克假說的一個特例。同期的其他一些人主要關心的也是如何用一些數學公式來定量地計算地應力的大小，并且也都認為地應力只與重力有關，即以垂直應力為主，他們不同點只在于測壓系數的不同。小結c地應力分布理論：1）海姆假設：（首次提出了地應力的概念，靜水壓力假設）

海姆假說：在巖體深處的初始垂直應力與其上覆巖體的重量成正比，而水平應力大致與垂直應力相等。2）金尼克假設：（彈性力學假設）

，

v為上覆巖層的柏松比。修正了海姆的靜水壓力假設，認為地殼中垂直應力等于上覆巖層重量，而水平應力是泊松效應的結果。我國的地質學家李四光：20年代指出“在構造應力的作用僅影響地殼上層一定厚度的情況下，水平應力分量的重要性遠遠超過垂直應力分量”。50年代，哈斯特在測試地應力時也發現地殼上部的最大主應力幾乎處處是水平或接近水平的，而且最大水平應力主應力一般為垂直應力的1～2倍。這樣就從根本上動搖了地應力是靜水壓應力的理論和垂直應力為主的觀點。3）李四光：在構造應力的作用僅影響地殼上層一定厚度的情況下，水平應力分量的重要性遠遠超過垂直應力分量。4）哈斯特：地應力測量發現存在于地殼上部的最大主應力幾乎處處是水平或接近水平的，從根本上動搖了地應力是靜水壓力的理論和以垂直應力為主的觀點。5）近期研究：重力作用和構造運動是引起地應力的主要原因，其中尤以水平方向的構造運動對地應力的形成影響最大。當前的應力狀態主要由最近一次的構造運動所控制，但也與歷史上的構造運動有關。c地應力分布理論：因此，重力作用和構造運動是引起地應力的主要原因，地應力的大小和方向不可能通過數學計算或模型分析的方法來獲得，要了解一個地區的地應力狀態，唯一的方法就是進行地應力測量。因此，重力作用和構造運動是引起地應力的主要原因，地應力的大小和方向不可能通過數學計算或模型分析的方法來獲得，要了解一個地區的地應力狀態，唯一的方法就是進行地應力測量。6.2地應力的成因產生地應力的原因是十分復雜的，至今也不是十分清楚。近30多年來的實測和理論分析表明，地應力的形成主要與地球的各種運動過程密切相關，研究意義三、地應力場的組成地應力場是下述各種應力場的迭加，其中構造應力場和自重應力場是主要組成部分。（1）大陸板塊邊界受壓引起的應力場構造應力；（2）地幔熱對流引起的應力場；（3）由地心引力引起的應力場自重應力；（4）巖漿侵入引起的應力場局部應力；（5）地溫梯度引起的應力場溫差應力；（6）地表剝蝕產生的應力場剝蝕應力。組要組成部分4.1概述4.1.2地應力的成因和影響因素四、巖體的自重應力由巖體的自重引起的應力稱為自重應力。研究巖體的自重應力時●一般將巖體視為均勻、連續且各向同性的彈性體；●用連續介質力學原理進行分析；●將巖體視為半無限體，即上部以地表為界，下部及水平方向均無界限。4.1.2地應力的成因和影響因素四、巖體的自重應力1.巖體中某點的自重應力的求取設距地表深度為H處取一單元體（圖4-2），并設其為各向同性的彈性體。垂直應力即為該單元體上覆巖體的重量，即：

σz=γH

(4-2)

式中：γ——上覆巖體的平均重力密度（kN/m3）。由約束條件εx=εy=0和廣義虎克定律，可得到水平應力，即：

側壓系數：某點的水平應力與垂直應力的比值稱為側壓系數，即：

4.1.2地應力的成因和影響因素四、巖體的自重應力2.多層巖體自重應力的求取若巖體由多層不同重力密度的巖層所組成（圖4-3）：●各巖層的厚度為hi,重度為γi,泊松比為μi(i=1,2,…,n)。●則第n層底面巖體的自重初始應力為：

4.1.2地應力的成因和影響因素四、巖體的自重應力關于側壓系數λ的討論一般巖體的泊松比μ=0.2～0.35，故λ=0.25～0.54●即在自重應力場中，σz、σx、σy都是主應力，且σx=σy=（0.25～0.54）σz

。巖體越軟，則μ越大，故λ越大。當巖石處于塑性狀態時，即μ=0.5時，λ=1，此時

σx=σy=σz

。●它表示巖體處于靜水應力狀態，即海姆假說。●海姆認為巖石長期受重力作用產生塑性變形，甚至在深度不大時也會發展成各向應力相等的隱塑性狀態。●地殼深處，由于高溫高壓，堅硬的脆性巖石也將逐漸轉變為塑性狀態。據估算，此深度應在距地表10km以下。4.1.2地應力的成因和影響因素四、巖體的自重應力構造應力構造應力：由構造運動引起的應力稱為構造應力。構造運動：由地球內動力地質作用，引起地殼變化，使巖層或巖體發生變形和變位的運動，稱為地殼運動，也常稱為構造運動。近代地質力學的觀點認為，在全球范圍內，構造應力的總規律是以水平應力為主。李四光認為，因地球自轉角度的變化而產生地殼水平方向的運動是造成構造應力以水平應力為主的重要原因。4.1.2地應力的成因和影響因素五、構造應力4.2地應力場的分布規律自從哈斯特首開地應力測量先河之后，各國巖石力學工作者也紛紛開展了地應力測量工作，積累了豐富的實測資料。霍克和布朗等人對這些資料進行了分析和總結，發現淺部地殼應力分布具有一些基本規律。下面從以下四個方面介紹這些規律：

4.2.1地應力場的宏觀表現

4.2.2地應力場各分量之間的關系

4.2.3地應力場隨深度的變化規律

4.2.4影響地應力場分布的主要因素4.巖體地應力及其測量方法4.2地應力場的分布規律4.2.1地應力場的宏觀表現地應力場是一個具有相對穩定性的非穩定應力場，它是時間和空間的函數。“非穩定應力場”表現在：●就空間而言，各處的應力狀態（方向、大小）是變化的；●就時間而言，因地震、巖漿侵入、地表剝蝕、人類活動等作用，各處的應力狀態也是變化的。▲地震前，應力積累，應力值不斷升高；▲地震后，應力得到釋放，應力值大幅度下降；▲地震時主應力方向會發生明顯變化，震后一段時間又會恢復到震前的狀態。4.2地應力場的分布規律4.2.1地應力場的宏觀表現“具有相對穩定性”表現在：●就空間而言，在小范圍內，應力狀態的變化很明顯；但就整個地區整體而言，地應力的變化是不大的。●就時間而言，應力狀態的變化是緩慢的。▲地震引起的應力突然變化是短時的。4.2地應力場的分布規律4.2.1地應力場的宏觀表現4.2.2地應力場各分量之間的關系（1）水平地應力與垂直地應力的關系水平應力普遍大于垂直應力。●實測資料表明，在絕大多數地區均有兩個主應力位于水平或接近水平的平面內，其與水平面的夾角一般不大于30°；●最大水平主應力σh，max普遍大于垂直應力σv，一般σh，max/σv=0.5～5.5，在很多情況下大于2。（見表4-1，P96）●平均水平應力σh，av也普遍大于σv

，一般σh，av/σv=0.5～5.0，大多數為0.8～1.5（表4-1）。垂直應力σv在多數情況下為σmin,少數情況下為σm,只在個別情況下為σmax。4.2地應力場的分布規律4.2.2地應力場各分量之間的關系(2)水平地應力兩主應力分量之間的關系最大水平主應力與最小水平主應力之值一般相差較大，顯示出很強的方向性。

●σh,min/σh,max一般為0.2～0.8，多數為0.4～0.8，參見表4-2。4.2地應力場的分布規律4.2.2地應力場各分量之間的關系4.2.3地應力場隨深度的變化規律（1）垂直應力隨深度的變化規律實測垂直應力隨深度近似線性增長，基本等于上覆巖層的重量。●從圖4-4看出，在25～2700m范圍內，垂直應力σv呈線性增長。▲大致相當于按γ=27kN/m3計算出來的重力γH。在某些地區的測量結果有一定幅度的偏差。引起偏差的原因：●測量引起的誤差；●板塊移動、巖漿對流和侵入、擴容、不均勻膨脹等。4.2地應力場的分布規律4.2.3地應力場隨深度的變化規律（2）水平應力隨深度的變化規律最大水平主應力和最小水平主應力也隨深度呈線性增長關系。●斯蒂芬森給出了某地區由實測結果總結的線性方程：

σh,max=6.7+0.0444H（MPa）

σh,min=0.8+0.0329H(MPa)●上兩式中常數項較大，反映了在某些地區近地表處仍存在顯著水平應力的事實。4.2地應力場的分布規律4.2.3地應力場隨深度的變化規律4.2地應力場的分布規律4.2.3地應力場隨深度的變化規律（3）應力比值深度的變化規律平均水平應力與垂直應力的比值隨深度增加而減小，但在不同地區，變化的速度很不相同。●霍克和布朗根據各國實測資料，總結出如下規律：式中：H——深度（m）。4.2.4影響地應力場分布的主要因素地應力的分布規律受以下因素影響而發生變化：●影響因素：地形、地表剝蝕、風化、巖體結構特征、巖體力學性質、溫度、地下水等。●特別是地形和斷層的擾動影響最大。4.2地應力場的分布規律4.2.4影響地應力場分布的主要因素地形對地應力的影響一般來說，谷底是應力集中的部位，越靠近谷底應力集中越明顯。最大主應力在谷底或河床中心近于水平，而在兩岸岸坡則向谷底或河床傾斜，并大致與坡面相平行。4.2地應力場的分布規律4.2.4影響地應力場分布的主要因素錦屏河谷下切后最大主應力分布錦屏河谷下切后剪應力分布圖斷層和結構面對地應力的影響在斷層和結構面附近，地應力分布狀態將會受到明顯的擾動。●斷層端部、拐角處及交匯處將出現應力集中的現象。▲端部的應力集中與斷層長度有關，長度越大，應力集中越強烈；▲拐角處的應力集中程度與拐角大小及其與地應力的相互關系有關。由于斷層帶中的巖體一般都較軟弱和破碎，不能承受高的應力和不利于能量積累，所以成為應力降低帶，其最大主應力和最小主應力與周圍巖體相比均顯著減小。同時，斷層的性質不同，對周圍巖體應力狀態的影響也不同。●壓性斷層中的應力狀態與周圍巖體比較接近，僅是主應力的大小比周圍巖體有所下降；●而張性斷層中的地應力大小和方向與周圍巖體相比均發生顯著變化。4.2地應力場的分布規律4.2.4影響地應力場分布的主要因素4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象一、高地應力判別準則二、高地應力現象4.3.2巖爆及其防治措施（略）4.巖體地應力及其測量方法4.3高地應力區特征一、高地應力判別準則高地應力是相對圍巖強度而言的。即應以圍巖內部的最大地應力與圍巖強度（Rb）的比值（圍巖強度比=Rb/σmax）來判別是否是高地應力。4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象一、高地應力判別準則高地應力是相對圍巖強度而言的。即應以圍巖內部的最大地應力與圍巖強度（Rb）的比值（圍巖強度比=Rb/σmax）來判別是否是高地應力。表4-3列出了一些以圍巖強度比為指標劃分地應力的分級標準。其中我國的分級標準為：●極高地應力：Rb/σmax＜4；●高地應力：Rb/σmax=4～7；●一般地應力：Rb/σmax

＞7。目前，在地下工程的設計施工中，都把圍巖強度比作為判斷圍巖穩定性的重要指標，有的還作為圍巖分級的重要指標。4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象二、高地應力現象巖芯餅化現象●巖芯被一系列垂直于巖芯軸線的平行斷裂面切割成餅狀的現象。●在中等強度以下的巖體中鉆孔取芯時，常可見到這種現象。●從巖石力學破裂成因分析，巖芯餅化是剪張破裂產物。▲在高地應力區鉆孔，除巖芯餅化外，還能發現鉆孔縮徑現象。巖爆●在高地應力地區的較堅硬完整的巖石中開挖隧洞時，圍巖常發生巖片崩射或剝落的破壞現象，這種現象稱為巖爆。●巖爆是巖石被擠壓到彈性極限，巖體內積聚的能量突然釋放所造成的。●巖爆是圍巖各種失穩現象中反映最強烈的一種，是一種危險的工程災害。它的突發性給施工人員和設施的安全造成很大威脅。4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象二、高地應力現象洞壁圍巖產生剝離現象和縮頸現象●在中等強度以下的巖體中開挖隧洞，洞壁巖體常產生剝離現象。●有時裂縫一直延伸到巖體淺層內部，錘擊時有破啞聲。●在軟質巖體中洞體則產生較大的變形，位移顯著，持續時間長，洞徑明顯縮小。巖質基坑底部隆起、剝離以及回彈錯動現象。●在堅硬巖體表面開挖基坑或槽，在開挖過程中會產生坑底突然隆起、斷裂，并伴有響聲；或在基坑底部產生隆起剝離。●在巖體中，如有軟弱夾層，則會在基坑斜坡上出現回彈錯動現象（如圖4-6）。4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象二、高地應力現象野外原位測試測得的巖體物理力學指標比實驗室巖塊試驗結果高。●由于高地應力的存在，致使巖體的聲波速度、彈性模量等參數增高，甚至比實驗室無應力狀態巖塊測得的參數高。●野外原位變形測試曲線的形狀也會變化，在σ軸上有截距（圖4-7）。4.3高地應力區特征4.3.1高地應力判別準則和高地應力現象4.4地應力測量方法

4.4.1地應力測量的基本原理

4.4.2水壓致裂法√

4.4.3應力解除法

4.4.4應力恢復法√

4.4.5聲發射法√4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法測量方法：1）測量手段的不同劃分：構造法、變形法、電磁法、地震法、放射性法。2）測量原理的不同劃分：應力恢復法、應力解除法、應變恢復法、應變解除法、水壓致裂法、聲發射法、X射線法、重力法3）測量基本原理不同劃分：直接測量法：由測量儀器直接測量和記錄各種應力量，并由這些應力量和原巖應力的相互關系，通過計算獲得原巖應力值。

間接測量法：借助某些傳感元件或某些介質，測量和記錄巖體中某些與應力有關的間接物理量的變化，然后由測得的間接物理量的變化，通過已知的公式計算巖體中的應力值。4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法直接測量法：由測量儀器直接測量和記錄各種應力量，如補償應力、平衡應力，并由這些應力量和原巖應力的相互關系，通過計算獲得原巖應力值的方法。在計算過程中并不涉及不同物理量的換算，不需要知道巖石的物理力學性質和應力-應變關系。扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性包體應力計法和聲發射法等均屬此種測量法，其中，水壓致裂法是目前應用最廣的方法，聲發射次之。4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法間接測量法：不直接測量應力量，而是借助某些傳感器元件或某些介質，測量和記錄巖體中某些與應力有關的間接物理量的變化，如巖體中的變形或應變、彈性波傳播速度變化等，然后由測得的間接物理量的變化，通過已知的公式計算巖體中的應力值的方法。4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法間接測量法：因此，在間接測量法中，為了計算應力值，首先必須確定巖體的某些物理力學性質以及所測物理量和應力的相互關系。其中，套孔應力解除法是目前國內外最普遍采用的，且發展較為成熟的一種間接測量地應力的方法。4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法直接測量法1

水壓致裂法2

應力恢復法（扁千斤頂法）3

聲發射法4.巖體地應力及其測量方法4.4地應力的測量方法間接測量法4

應力解除法1）水壓致裂法水壓致裂法是石油行業為了提高石油產量，在鉆井中用水壓方法使鉆井產生人工裂隙而出現的一種方法，20世紀50年代被廣泛應用于油田生產。哈伯特（M.K.Hubbert）和威利斯（D.G.Willis）發現了水壓致裂裂隙和原巖應力之間的關系，后來又被費爾赫斯特（C.Fairhurst）和海姆森（B.C.Haimson）應用于地應力測量。4.4地應力測量方法4.4.2水壓致裂法直接測量法原理

從彈性力學理論可知，當一個位于無限體中的鉆孔受到無窮遠處二維應力場(，)的作用時，離開鉆孔端部一定距離的部位處于平面應變狀態。在這些部位，鉆孔周邊的應力為式中，和分別為鉆孔周邊的切向應力和徑向應力；為周邊一點與軸的夾角。

當＝0o時，取得極小值，此時

1）水壓致裂法直接測量法原理如果采用圖所示的水壓致裂系統將鉆孔某段封隔起來，并向該段鉆孔注入高壓水，當水壓超過和巖石抗拉強度T之和后，在＝0o處，也即所在方位將發生孔壁開裂。設鉆孔壁發生初始開裂時的水壓為，則有1）水壓致裂法試驗段封隔器水致裂裝置裂隙直接測量法原理如果繼續向封隔段注入高壓水，使裂隙進一步擴展，當裂隙深度達到3倍鉆孔直徑時，此處已接近原巖應力狀態，停止加壓，保持壓力恒定，將該恒定壓力記為Ps,Ps應和原巖應力相平衡，即

1）水壓致裂法試驗段封隔器水致裂裝置裂隙直接測量法原理在鉆孔中存在裂隙水的情況下，如封隔段處的裂隙水壓力為P0

,則在初始裂隙產生后，將水壓卸除，使裂隙閉合，然后再重新向封隔段加壓，使裂隙重新打開，記裂隙重開時的壓力為Pr，則有

1）水壓致裂法試驗段封隔器水致裂裝置裂隙直接測量法原理由以上兩式求

和

就無須知道巖石的抗拉強度。因此，由水壓致裂法測量原巖應力將不涉及巖石的物理力學性質，而完全由測量和記錄的壓力值來決定。

1）水壓致裂法試驗段封隔器水致裂裝置裂隙直接測量法測量步驟1）打鉆孔到準備測量應力的部位，井將鉆孔中待加壓段用封隔器密封起來，鉆孔直徑與所選用的封隔器的直徑相一致。封隔器一般是充壓膨脹式的，充壓可用液體，也可用氣體。1）水壓致裂法直接測量法測量步驟2）向隔離段注射高壓水，加大水壓，直至孔壁出現開裂，獲得初始開裂壓力Pi

；然后繼續施加水壓以擴張裂隙，當裂隙擴張至3倍直徑深度時，關閉高水壓系統，保持水壓恒定，此時應力為關閉壓力，記為Ps

；最后卸壓，使裂隙閉合。在整個加壓過程中，記錄壓力-時間曲線圖和流量-時間曲線圖，確定Pi

，Ps值。1）水壓致裂法直接測量法測量步驟3）重新向密封段注射高壓水，使裂隙重新打開并記下裂隙重開時的壓力Pr和隨后的恒定關閉壓力Ps。這種卸壓-重新加壓的過程重復2—3次，以提高測試數據的準確性。Pr和Ps同樣由壓力-時間曲線和流量-時間曲線確定。1）水壓致裂法直接測量法測量步驟4）將封隔器完全卸壓，連同加壓管等全部設備從鉆孔中取出。5）測量水壓致裂裂隙和鉆孔試驗段天然節理、裂隙的位置、方向和大小，測量可以采用井下攝影機、井下電視、井下光學望遠鏡或印模器。1）水壓致裂法直接測量法優缺點水壓致裂測量結果只能確定垂直于鉆孔平面內的最大主應力和最小主應力的大小和方向，所以從原理上講，它是一種二維應力測量方法。水壓致裂法認為初始開裂發生在鉆孔壁切向應力最小的部位，亦即平行于最大主應力的方向，這是基于巖石為連續、均質和各向同性的假設。水壓致裂法較為適用于完整的脆性巖石中。

1）水壓致裂法直接測量法優缺點水壓致裂法的突出優點是能測量深部應力，已見報道的最大測深為5000m，這是其它方法所不能做到的。因此這種方法可用來測量深部地殼的構造應力場。同時，對于某些工程，如露天邊坡工程，由于沒有現成的地下井巷、隧道、峒室等可用來接近應力測量點，或者在地下工程的前期階段，需要估計該工程區域的地應力場，也只有使用水壓致裂法才是最經濟實用的。1）水壓致裂法直接測量法水壓致裂法的特點設備簡單。只需用普通鉆探方法打鉆孔，用雙止水裝置密封，用液壓泵通過壓裂裝置壓裂巖體，不需要復雜的電磁測量設備。操作方便。只通過液壓泵向鉆孔內注液壓裂巖體，觀測壓裂過程中泵壓、液量即可。測值直觀。它可根據壓裂時泵壓(初始開裂泵壓、穩定開裂泵壓、關閉壓力、開啟壓力)計算出地應力值，不需要復雜的換算及輔助測試，同時還可求得巖體抗拉強度。直接測量法測值代表性大：所測得的地應力值及巖體抗拉強度是代表較大范圍內的平均值，有較好的代表性。適應性強:這一方法不需要電磁測量元件，不怕潮濕，可在干孔及孔中有水條件下作試驗，不怕電磁干擾，不怕震動。存在一些缺陷：一方面：它從原理上講，屬于二維應力測量方法，主應力方向不能準確確定，另一方面：它的理論基礎是基于巖石為連續、均質和各向同性的假設，因而，只適合于完整的脆性巖石中。2）應力恢復法(扁千斤頂法)示意圖

步驟：1)在準備測量地應力的巖石表面，安裝兩個測量柱并測量兩柱之間的距離.2)在與兩柱對稱的中間位置向巖體內開挖一個垂直于測量柱連線的扁槽，并測量記錄開挖過程過程中兩測量柱之間距離的變化.直接測量法(扁千斤頂法)示意圖

3)將扁千斤頂放入槽內并加壓，測量兩柱之間的距離，直到恢復到扁槽開挖前的距離，記錄千斤頂壓力；這一壓力稱為“平衡壓力”或“補償應力”直接測量法2）應力恢復法2）扁千斤頂法扁千斤頂法又稱“壓力枕”，由兩塊薄鋼板沿周圍焊接而成。在周邊處有一個油壓入口和一個出氣閥。測量步驟如下：1、在準備測量應力的巖石表面，如巷道、峒室的表面，安裝兩個測量柱，并用微米表測量兩柱之間的距離。直接測量法2、在與倆測量柱對稱的中間位置向巖體內開挖一個垂直于測量柱連線的扁槽，槽的大小、形狀和厚度需和扁千斤頂相一致。由于扁槽的開挖，造成局部應力釋放并引起測量柱之間距離的變化，測量并記錄這一變化值。3、將扁千斤頂完全塞入槽內，必要時需注漿將扁千斤頂和巖石膠結在一起，然后用電動或手動液壓泵向其加壓。隨著壓力的增加，兩側柱之間的距離亦增加，當兩測量柱之間的距離恢復到扁槽開挖前的大小時，停止加壓，并記錄此時扁千斤頂中的壓力。該壓力稱為“平衡應力”或“補償應力”，等于扁槽開挖前表面巖體中垂直于扁千斤頂方向且平行于兩測柱連線方向的應力。評價：1、扁千斤頂法只是一種一維應力測量法，不能在同一點上測量六個應力分量；2、扁千斤頂法只能在巷道、峒室或其他開挖體表面附近進行測量，其測量結果受開挖擾動影響較大；3、扁千斤頂法的測量原理是基于巖石為完全線彈性的假設，對于非線性巖體，其加載和卸載路徑的應力應變關系是不同的。優缺點

3）聲發射法(1)測試原理材料在受到外載荷作用時，其內部存儲的應變能快速釋放產生彈性波，發生聲響，稱為聲發射。直接測量法3）聲發射法(2)凱澤效應1950年，德國人凱澤（J.Kaiser）發現多晶金屬的應力從歷史最高水平釋放后，再重新加載，當應力未達到先前最大應力值時，很少有聲發射產生，當應力達到或超過歷史最高應力水平后，則大量產生聲發射，這一現象叫凱澤效應。從很少產生聲發射到大量產生聲發射的轉折點稱為凱澤點，該點對應的應力水平即為材料先前受到的最大應力。直接測量法后來，許多人通過試驗驗證，許多巖石也具有顯著的凱澤效應。因此，凱澤效應為測量巖石應力提供了一個途徑，即如果從原巖中取回定向的巖石試件，通過對加工的不同方向的巖石試件進行加載聲發射試驗，測定凱澤點，即可找出每個試件以前所受的最大應力，并進而求出取樣點的原始三維應力狀態。3）測量步驟（1）試件制備從現場鉆孔提取巖芯試樣，然后將試樣加工成圓柱試件，徑高比為1：2～1：3。為了確定測點三維壓力狀態，試樣在原環境狀態下的方向必須確定，因此，在該點的巖樣中沿六個不同方向制備試件，直接測量法3）測量步驟（1）試件制備假如該點的局部坐標系為oxyz，則三個方向選定為坐標軸方向，另三個方向選為oxy,oyz,ozx平面內的軸角平分線方向。為了獲得測試數據的統計規律，每個方向的試件數量需要15～25塊。直接測量法（2）聲發射測試將加工好的試件放在單軸壓縮試驗機上加壓，并同時監測加壓過程中從試件中產生的聲發射現象。為了消除由于試件端部與壓力試驗機上下壓頭之間摩擦所產生的噪