A technique by which the magnitude and direction of all three principal stresses at any point in a rock mass can be determined by strain measurements in a single borehole drilled in any known direction through the point is the ultimate which can be expected of this type of technique. The theoretical basis for such a technique is included in the paper. A tool is described by which the necessary strain measurements at practically any depth in the rock mass can be obtained. Three rosette strain gauges are cemented around the periphery of the test borehole at the point in the rock where the stresses are to be determined - one on the «roof» of the borehole, a second on the «sidewall» at 90° to the first, the third at 45° to the first. The test borehole is a standard EX (approximately 1.5 inch diameter) borehole. The section of the borehole containing the rosette gauges is overcored using a standard NX coring crown. The difference in strain readings before and after over- coring enables the complete state of stress in the rock to be determined.
Une technique qui permettrait de determiner la grandeur et la direction des trois contraintes principales, à n'importe quel point dans un massif rocheux, par des mesures de deformation prises dans un seul trou de sonde traversant ce point dans une direction connue, sera it le but ultime de ce genre de technique. On decrit la base theorique d'une telle technique, ainsi que l'instrument qui permet de mesurer la deformation à presque toute profondeur dans un massif rocheux. Au point où les contraintes dans la roche sont à mesurer, trois extensomètres en rosette sont cimentes autour de la peripherie du trou de sonde: le premier sur le toit, le second sur la paroi, sous un angle de 90° sur Ie premier, et le troisième sous 45° sur le premier. Le trou a les dimensions de norme EX (un diamètre d'environ un pouce et demi). La partie du trou qui contient les extensomètres est soumise au hypercarottage par une perforatriee de norme NX. La difference entre les cotes des deformations avant et après l'hypercarottage permet de determiner l'etat de contrainte global.
Ein Verfahren wonach Grösse und Richtung aller drei Hauptspannungen an jeder beliebigen Stelle irn anstehenden Gebirge mit Hilfe von Verformungsmessungen in einem einzigen Bohrloch, das in irgendeine bekannte Richtung durch diesen Messpunkt verlauft, bestimmt werden können, kann zur Zeit als das beste mit solchen Verfahren erreichbare Ergebnis bezeichnet werden. Die theoretische Grundlage fuer dieses Verfahren wird im vorliegenden Referat entwickelt. Es wird ein Instrument beschrieben, womit sich die erforderlichen Verformungsmessungen bei jeder beliebigen Tiefe im Gebirge ausfuehren lassen. Drei rosettenförmige Dehnungsmessstreifen werden um die Bohrlochwandung zementiert und zwar an dem Punkte, wo die Spannungen im Gebirge ermittelt werden sollen: das erste an der oberen Wölbung des Bohrlochs, das zweite an der seitlichen Wölbung in einem Winkel von 90° zum ersten und das dritte in einem Winkel von 45° zum ersten. Das Versuchsbohrloch hat den Standarddurchmesser EX (ungefahr 1,5 Zoll). Der abschnitt des Bohrlochs, der die Dehnungsmessstreifen enthalt, wird mit einer Standard - NX - Kernbohrkrone ueberkernt. Durch den Unterschied in den Dehnungsmessungen vor und nach dem Überkernen lasst sich der gesamte Spannungszustand im Gebirge ermitteln.
By «the complete state of stress» at a point in a solid (which in the context of this paper happens to be rock) is meant the magnitudes and directions of the three principal stresses acting at the point. The ideal technique for determining the stress in rock should therefore aim at determining the magnitudes and directions of all three principal stresses in a single borehole drilled in any selected direction into the rock. This paper describes such a technique.
To obtain the information which specifies the complete state of stress, a minimum of six measurements are required. This can be achieved by measuring the strain in three planes inclined at known angles to each other. The first method of achieving this which came to mind was to make strain measurements on the flattened end of the borehole, on its «roof» and on its «sidewall» - three readily available orthogonal planes in the borehole. All attempts to obtain a theoretical relationship between the stress at a «point» in the rock mass and the strain on the end of the borehole and in its «roof» and «sidewalls» were, however, abortive. A theoretical examination was then made of the distribution of stresses in the rock surrounding a borehole drilled in a random direction into an infinite rock mass in a three dimensional stress field, assuming the rock to be an elastic, homogeneous, isotropic and continuous medium. HIRAMATSU and OKA [1] had published a rigorous solution to this problem.
