随着我国越来越多地开展深部地下工程,地应力测量也愈加重要。地应力越高的地区,岩石的流变效应越明显,基于岩石流变原理和规律,近年来发展起来岩石非弹性应变恢复法（Anelastic Strain Recovery method,简称ASR法）,用于地应力测量。ASR法经济有效,尤其适用于较大深度的钻孔和地层破碎的复杂地质条件下,弥补了应力解除法、水压致裂法等地应力测量方法的不足。但是,该方法在世界上应用次数不多,应用范围还不大,在测量和计算原理上仍需做进一步的研究。传统的非弹性应变恢复法在应用时,为简化解算过程,常假设岩石流变的体积变形柔度((6（1）与剪切变形柔度(（6）在达到稳定后的比值(即,最终柔度比1))为0.5,并代入地应力大小解算。实际上,针对岩石流变过程中柔度以及柔度比进行探究的试验并不多,地应力解算理论体系中假定柔度比恒等于0.5也存在重大不足。本文在搜集和整理国内外关于原位地应力测量研究现状的基础上,系统分析了非弹性应变恢复法地应力测量原理,详细推导了传统解算流程,针对已有方法的不足,在理论、试验和实际应用方面进行了探索,发展和完善了ASR地应力测试方法,并用于工程实际。以红砂岩为例,重点展开了岩石柔度变化的探究。针对非弹性应变恢复法目前在地应力测量应用上理论模型及实际操作上的困难及缺陷,提出了有效的改进方案,并将改进后的非弹性应变恢复法应用于平顶山煤矿第四矿区的地应力测量。主要的工作进展与成果如下:1.在梳理国内外原位地应力研究进展的基础上,分析了非弹性应变恢复法应用于深部地应力测量的优势。结合黏弹性力学与弹性力学,回顾了非弹性应变恢复法的地应力测量原理,从不同的岩石流变模型出发,详细推导了各种流变模型下的岩石柔度值表达式,提出了适用于非弹性应变恢复法的流变模型框架。2.以淮南矿区所取红砂岩为研究对象,进行了加卸载蠕变试验,分析了红砂岩的非弹性恢复应变曲线,采用了两种柔度值分析方法,分别对红砂岩的柔度变化进行了探究,论证了柔度比参数在岩石不同变形阶段的变化特征,得出了已有文献和实例中ASR法不将“柔度比取为恒定值”这一做法并不可取的结论。分析目前已有的应用实例,结合自身试验经验,从理论和实际操作两方面,对ASR法在地应力测量的应用与解算提出改进方案。3.分析了改进方案的合理性并给出了原理推导。针对ASR地应力测量解算上的理论缺陷,从岩石黏弹性模型出发,通过理论推导,给出了两种修正思路。对从地应力场中取出的岩芯或岩石碎块,建立了其非弹性恢复应变发展模型,设立流变组合参数,考虑了柔度比的变化,并简化了本构方程,使得从试验中获取解算参数更为简捷和准确。4.在ASR方法的具体操作上,优化了现有的ASR法测量方案。自主发展了一套摄影测量与应变片空间定位装置与软件,解决了从取芯到测量耗时过长的问题,解决了应变片空间方位参数提取的高效性和准确性难题,大大提高了地应力解算精度。5.在平顶山煤矿第四矿区上进行了改进后的非弹性应变恢复法的初步应用,梳理了改进后的非弹性应变恢复法的测量流程,结合测量数据的误差分析,给出了最终的地应力测量结果。通过与同测点进行的应力解除法进行对比,证明了平煤四矿的大主应力方向接近于N—S方向,验证了改进后非弹性应变恢复法的可行性。