《地应力测量方法》word版

《《地应力测量方法》word版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、地应力测量方法1.水压至裂法水压致裂法地应力测试是通过在钻孔中封隔一小段钻孔，然后向封隔段注入高压流体，从而确定原位地应力的一种方法。水压致裂法的2种方法试验设备相同，都有封隔器、印模器，使用高压泵泵入高压液体使围岩产生新裂隙或使原生裂隙重张。常规水压致裂法(HF法)HF法是从射井方法移植而来，假定钻孔轴向为1个主应力方向，岩石均质、各向同性、连续、线弹性，采用抗拉破坏准则，在垂直于最小主应力方向出现对称裂缝，其仅能测得垂直于钻孔横截面上的二维应力。在构造作用弱和地形平坦区，垂直孔所测结果可代表2个水平主应力，垂直应力约等于上覆岩体自重，裂缝方位为最大水平主应力方位。HF法测

2、试周期短，不需要岩石力学参数参与计算，适合工程初勘阶段，不需试验洞，可进行大深度测量，是目前惟一一种可直接进行深部地应力测定的方法。通过对HF法的改进，德国大陆科学深钻计划(KTB)在主孔6000m和9000m处已成功获得了地应力资料。HF法是一种平面应力测量方法，为获得三维应力，YMizutaI和MKuriyagawaE提出3孔交汇地应力测量，我国长江科学院和地壳所也进行了大量的测试。但研究表明，当钻孔轴向偏离主应力方向，其结果就有疑问，要精确获得三维地应力较困难。为此，文献[7]基于最小主应力破坏准则，对3孔交汇HF法测试理论进行了完善，其有助于提高测量结果的计算精度，但

3、还有待足够的测量数据来验证。原生裂隙水压致裂法(HTPF法)HTPF法是HF法的发展，其要求在含有原生节理和裂隙的钻孔段进行裂隙重张试验以确定原位应力。HTPF法假定裂隙面是平的，且面上应力一致。对于深孔三维地应力直接测量，HTPF法可进行大尺度的地壳地应力测试，很有发展前途。HTPF法同HF法相比，假设少，不需考虑岩石破坏准则和孔隙水压力，在单孔中便可获得三维地应力。但用HTPF法测试费时，且裂隙产状和位置的确定误差都可降低计算精度。2.套钻孔应力解除法套钻孔应力解除法根据解除方式和传感器的安装部位分为探孔应力解除法、孔底应变解除法和孔壁切割解除法。探孔应力解除法根据传感器

4、的类型可分为孔壁应变法和孔径变形法。孔壁应变法孔壁应变法基于岩石各向同性、均质、连续、线弹性的假设，通过孔壁6个以上不同方向的应变值来计算岩体的三维地应力。孔壁应变法又可分为直接粘贴方法和包体方法。CSIR型三轴应变计就是将应变元件直接贴到孔壁中。空心包体是将应变元件贴到薄筒壁中，再用胶将薄筒和孔壁粘结。还有一种实心圆柱式包体技术，由于受包体材料和岩石物理力学性质差异影响大，已基本不用。孔壁应变法最大的优点是单孔单点可准确测量岩体的三维地应力，缺点是:对岩石的完整性要求高，岩芯解除长度大于40～60cm，并且在岩芯易饼化时测试很难成功；存在应变元件的粘贴、防潮、全过程测量和定

5、向等问题;受温度变化、岩性差异影响大，测量结果离散性大。孔径变形法孔径变形法基本上分为直接测量孔径变形或通过测量环向变形反算径向变形2种方式，常用的有USBM型钻孔变形计和钢环式应变计等。测试过程与孔壁应变法相同，都先把探头安装到小孔内，再进行解除，克服了空心包体材料与岩体的差异带来的影响，2种方法都通过感应元件的触头与钻孔孔壁紧密接触来测量孔径变形.因感应元件不与孔壁解除，方便标定，变形计的线性、重复性、稳定性好，防水性强，灵敏度较高，且测量周期短，可重复使用。孔底应变法孔底应变法可分为平底和锥体2种，在底面贴上3个以上的应变片进行测量，不需要先钻小导孔，对岩芯的完整性要求

6、不高，仅5cm长即可，适合破碎岩体以及高应力岩芯易饼化区，测试成功率高，周期短，我国曾进行过大量的测试，但目前应用已较少，在国外却得到了广泛应用。孔底应变法的缺点是仅能获得平面应力，且孔底必须打磨平滑或磨成锥体，在水下测试成功率低，若想获得三维地应力结果，通常需在3个以上不同方向钻孔中进行测试。3.应力恢复法应力恢复法有时也被称为应力补偿方法，应用最广泛的是扁千斤顶法。扁千斤顶法最初主要是在土木工程中作为监测应力变化的一种手段，它的主要缺点是:在测量时，由于一个扁槽的测量只能确定测点处垂直于扁千斤顶方向的应力分量，要确定测点的6个应力分量就必须沿测点不同方向切割6个扁槽，这样

7、可能会使扁槽之间相互干扰而使得测量的结果失去意义;该法仅局限于地下巷道、洞室表面的应力测量，受开挖扰动影响大;测试结果的可靠性受测量时的环境条件影响较大，因而在一定程度上限制了它在实际工程中的应用。目前该法已很少被用于地应力测量，但在矿山中仍被作为监测矿柱和围岩应力变化的一种方法。4.钻孔崩落法钻孔崩落是孔壁岩石在高应力作用下发生破坏脱落掉块的现象，最初仅能获得钻孔横截面上的最大主应力方向。它借助于地球物理测井、深部岩体的变形破坏机理和室内试验研究结果，根据崩落形状要素及岩石的内聚力和内摩擦角可估算应力