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对岩体内部应力状态所进行的测量（参见彩图ⅩⅧ—9、10）。根据测量原理的不同分为应力恢复法、应力解除法、应变恢复法、应变解除法、水压致裂法、声发射法、X射线法、重力法等。其中应力解除法的钻孔套芯应力解除法和水压致裂法是目前应用最为普遍、技术发展最为成熟的地应力测量方法。
ⅩⅧ—9 三峡工程深孔地应力测量 黄爱民摄
ⅩⅧ—10 三峡工程五级船闸高陡边坡地应力监测 黄爱民摄
钻孔套芯应力解除法 是利用大口径钻头将岩芯与围岩分离开来，从而使得岩芯内原来承受的应力全部解除，根据此过程中岩芯产生的应变（或变形）和岩石的弹性常数，反演原来的应力状态。按照被测量的物理量及其测量部位的不同，分为钻孔孔壁应变测量法、钻孔孔径变形测量法和钻孔孔底应变测量法。其中钻孔孔壁应变测量法应用最为广泛，该方法利用安设在小钻孔的孔壁应变计测量的解除应变值计算解除前的应力状态，在一个钻孔的一次测量就可以确定岩体的三维地应力状态。
图1 解除深度与释放应变的关系曲线图 1、2、3—应变计、应变片编号Ⅰ—无应力影响区，解除时无变化；Ⅱ—应力集中区，由于施钻孔起的应力集中；Ⅲ—应力释放区，随着解除过程应力的变化；Ⅳ—应变稳定区，应变值随着解除深度加深逐渐趋于稳定
浅钻孔应力测量通常在勘探平硐中进行，测量钻孔方向一般为水平向，测量深度一般为15～20m。该方法首先在岩壁上用大口径（一般直径为130mm）钻进到预测深度后，在其孔底同心钻一个小直径的钻孔（一般直径为30～50mm），然后安设钻孔应变计（或变形计），再用大口径钻头在小钻孔周围（同心圆方式）进行套钻，解除岩芯的应力，同时记录应变计（或变形计）的应变（或变形）变化，据此推算岩体的应力状态。套钻解除过程中解除深度与释放应变关系全过程曲线（图1）。 深钻孔套芯应力解除测量法一般采用孔壁应变测量法，世界上最大测量深度为510m。为解决钻孔深度大所带来的一系列问题，在浅钻孔岩体应力测量技术的基础上有许多发展。主要有能够在深水中工作的深钻孔水下三向应变计，包括配套的应变片水下黏结剂、水下应变计粘贴技术；安装定位的触发装置；井下测定应变片方向的装置；深钻孔套钻技术以及井下数据采集系统，可以在深达数百米钻孔中不间断地取得应力解除全过程的解除应变数据。 水压致裂法 地应力测量原理是建立在弹性力学平面问题理论基础上的，其经典理论以如下3个假设条件为前提：①围岩是线性、均匀、各向同性的弹性体；②围岩为多孔介质时，注入的流体按达西定律在岩石孔隙中流动；③ 岩体中初始应力的一个主应力方向为铅垂向，与钻孔方向一致。该方法主要设备由3部分组成：钻孔承压段的封隔系统、加压系统和量测、记录系统（图2）。利
图2 水压致裂法实测现场
用一对可膨胀的橡胶封隔器，在预测深度处取一段钻孔进行封隔，然后泵入液体对这中间段钻孔施压，加压到钻孔围岩出现破裂缝（此时的压力称破裂压力），立即关闭压力泵，维持裂缝张开（此时的压力称为瞬时关闭压力）最后将压力泵卸压至零。围岩第一次破裂后，重复注液施压至破裂缝继续开裂（这时的压力为重张压力），以获得较准确的压裂参数。根据实测压裂过程曲线（图3）确定压裂参数并计算测段岩体最大和最小水
图3 水压致裂法实测压裂过程曲线 1～9—水压压裂过程
平主应力，根据裂缝张开方向确定主应力方向。 水压致裂法是迄今为止进行深部地应力测量最有效的手段，世界上最大测量深度达5 105m。除此之外，该方法还具有钻孔套芯应力解除法无法比拟的突出优点：①资料整理不需要岩石弹性常数参与计算，避免因弹性常数取值不准确而引起的误差；②岩壁受力范围较大，避免点应力状态的局限性和地质条件不均匀性的影响；③可以利用现有地质勘探钻孔进行测量，不需要专门钻孔；④操作简易，测量周期短。
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