长江科学院又获一项国家发明专利

正2016年3月,长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室研发的"绳索取芯钻杆双回路水压致裂法地应力测量装置及测试方法"获得中华人民共和国知识产权局颁发的发明专利证书。水压致裂法是直接测试地应力(即岩体初始应力)的主要方法。绳索取芯钻孔双回路水压致裂法地应     

三维水压致裂法地应力测试在水电工程中的应用

测量岩体地应力的方法很多,测试成果分为平面应力和空间三维应力。在大型水电工程中,为了研究工程所在地区的应力场,需要获得现场岩体的三维地应力状态。介绍了通过三孔交汇的钻孔布置方式,采用水压致裂法获得三维地应力成果过程并与套钻解除孔径变形法地应力成果进行了对比佐证,认为采用三维水压致裂法测试地应力在水电工程中是可行的。     

试谈在峡谷地区用水压致裂法测量原始地应力的精度

我们在黄河上游拉西瓦水电站坝址区,谷底ZK—72号钻孔的同一深度、同一岩体中,分别用水压致裂法和压磁法测量了该点岩体的原始地应力,其应力值相差40～60%,经分析这与水压致裂法σ_3必须垂直及岩体受拉破坏等假定在峡谷区不符合实际有关.为此,本文建议在峡谷地区要因地制宜地推广水压致裂地应力测量法.     

关于钻孔水压致裂法测地应力的商榷及新的设想

钻孔水压致裂法用于测地应力,因其测试方法简单测量深度大,又不涉及岩体弹性参数,因此广泛流行于国内外.但是,它所测得的地应力的大小和方向却是值得研究的,仅σ_1的方位具有一定程度的可取性.本文通过对地应力成因和此法目前所依据的计算理论及公式的分析,对这个问题做了一定程度的论证.并设想在地应力测量方面有所改进,现提出了用岩体磁场法测地应力这一有待探讨的设想.     

水压致裂法在某深埋隧洞地应力测试中的应用

介绍了水压致裂法原地应力测量原理,对某隧洞的水压致裂法试验成果进行了详细分析,查清了该隧洞部位地应力大小和方向,评价了地应力对隧洞施工的影响。     

三河口水利枢纽工程坝址区河谷应力场分析研究

三河口水利枢纽工程地处东秦岭地区的河谷地段,复杂地质结构和复杂地形地貌决定了工程区地应力分布的复杂性。为了研究其地应力分布情况,采用水压致裂法在左右坝肩边坡和河床部位3个钻孔进行现场地应力测量。测试结果表明：河床部位测孔埋深0～50 m及两岸边坡测孔500～530 m高程岩体应力量值较大,可划为应力增高区;而河床测孔埋深50 m以下和边坡测孔500 m高程以下,可归为原岩应力区;河床浅部岩体最大水平主应力方位与河流走向基本垂直,随着埋深的增加而向区域构造方位靠近;边坡浅层岩体最大水平主应力方向与河流在该段走向呈小角度相交,随着竖直埋深的增加,最大水平主应力方位逐渐向NE向过渡,而接近区域构造方位。     

断层构造近场地应力分布规律研究

通过分析几个典型断层构造近场水压致裂法地应力实测案例,结合构造地质力学及特性,得出近场断层构造地应力量值和方位主要受构造的空间分布、运动机制及其岩性影响的结论。一般而言,地应力量值在沿断层埋深方向上有不同梯度的分带,这与断层构造的剪切破裂形成机制及其影响带内岩性有关;最大水平主应力方位受断层构造的空间分布及运动机制影响,大致呈现与断裂走向平行或大角度斜交,甚至垂直的规律。分析断层构造近场地应力的分布有助于工程区岩体稳定性的科学评价,为工程选址提供依据。     

水压致裂法三维地应力测量在工程中的应用

综合论述了3个不同方向钻孔水压致裂法和单钻孔水压致裂法的三维地应力测量原理和方法,并严格推导了这两种测量方法资料整理的计算公式,在实际工作中可操作性很强。通过水布垭水利枢纽工程和宣恩洞坪水利枢纽工程中所进行的地应力测量实例可见,三维地应力的实测成果与二维实测成果比较,结果相当一致。从而弥补了以往传统的水压致裂法地应力测量只能测量钻孔横截面上的二维地应力状态的缺陷,扩大了这种测量方法的应用范围。     

锦屏超高压岩体水压致裂法地应力测试系统研制与应用

锦屏二级水电站引水隧洞上覆岩体一般埋深1 500～2 000 m,最大埋深约为2 525 m,具有埋深大、洞线长、洞径大的特点,为超深埋长隧洞特大型地下水电工程。最大地应力可达到70 MPa以上,在隧洞开挖过程中,由于存在超高的地应力,局部岩体出现了强烈的岩爆和变形,给隧洞的设计、施工及安全带来很大的困难和隐患。加上钻孔中经常出现岩饼现象,常规的孔径应变法和水压致裂法地应力测试难以有效进行。为了能够实测到深部岩体的地应力状况,开展了超高压应力状态下的岩体地应力测试方法研究,成功研制出了超高压水压致裂法地应力测试系统,并在锦屏工程中得到了实际应用,取得了良好的测试成果。此测试系统的成功研发,为将来在公路、铁路、水电和矿业等领域的超埋深超高地应力的测试提供了条件。     

巴贡水电站引水洞地应力测量及分析

为了评价马来西亚巴贡水电站引水发电洞衬砌方案的可靠性,在引水发电洞沿线3个不同部位采用水压致裂法进行了地应力测试,并结合地质条件进行了有限元回归分析,获得了隧洞沿线岩体初始应力分布。最后从地应力角度,论证了高压隧洞衬砌设计方案。结果表明：隧洞沿线岩体应力状态主要受地形控制,引水隧洞前段围岩最小主应力大于内水压力的1.3倍,满足围岩抗裂设计的要求,该洞段可采用钢筋混凝土衬砌。     

尼泊尔塔纳湖水电站地应力测试成果分析

对尼泊尔塔纳湖水电站采用水压致裂法与应力解除法在勘探平硐内进行了地应力测试。两种方法测试的地应力方向差异不大,但应力值存在较大差异。通过对试验原理以及现场平硐实际开挖情况进行综合分析,认为水压致裂法的测试结果是相对准确的,更接近实际情况。水压致裂法测点处最大主应力13.0 MPa,方位角为10°,倾角较小,近似水平向;最小主应力4.8 MPa,方位角为280°,近似水平向;中间主应力9.8 MPa,垂直方向。同时,根据类似工程对比分析并与世界应力图中的区域应力场对比分析,验证塔纳湖水电站采用水压致裂法测得的成果是相对准确的,即位于中等地应力区,最大主应力呈NNE向。     

水压致裂法应力测量及在工程中的应用

文章介绍了水压致裂法应力测量的原理、计算理论以及具体的试验方法，并对该方法在水电工程岩体地应力测量中的应用及取得的成果进行了详细的分析。通过计算分析，可得到岩体主应力大小、方向及岩石抗拉强度等力学参数。     

抽水蓄能电站地下厂房区地应力测试研究

地应力是抽水蓄能电站地下厂房区围岩稳定性评价的重要依据。采用水压致裂法对某拟建抽水蓄能电站地下厂房区和高压岔管部位展开现场地应力测试,获取测孔围岩破裂压力、瞬时关闭压力、重张压力等平面应力测试参数,并基于这些参数计算岩体三维地应力。测试结果表明:3个测试断面最大主应力均小于10 MPa,倾角介于56.64～68.50°之间,方位角介于340.34～18.61°之间;中间主应力和最小主应力分别介于5.41～7.61 MPa、4.08～6.71 MPa,倾角值均较小;竖向应力分量与自重应力理论计算值基本一致,表明地下厂房区和高压岔管区地应力场均以自重应力场为主。水压致裂法测试地应力成果规律性较好,可为类似工程提供参考借鉴。     

套钻解除法和水压致裂法地应力测试对比研究

以深圳抽水蓄能电站高压隧洞以及地下厂房围岩应力状态为例,同时采用套钻解除法和水压致裂法进行了地应力对比测量。对比测试结果表明：水压致裂测试成果与应力解除法测试成果有一定的偏差,但整体结果具有良好的一致性,可以相互印证,它们的平均值代表了测量区地应力状态的综合信息。     

某抽水蓄能电站水压致裂法地应力测试分析

由于水压致裂法能在深钻孔中测量岩石应力并且具有花费较少的优点,因而得到了广泛的应用。测量原理表明,水压致裂应力测量过程中的一些特征压力点,如破裂压力Pb、重张压力Pr、关闭压力Ps等与岩石应力有关。实例分析证实,水压致裂法应用于地应力分析是合理可行的。     

金沙江阿海水电站坝址地应力测试与评价

为了评价金沙江阿海水电站坝址区地应力的分布特 征,进行了水压致裂法测试与分析。结果表明：应力量值较低,最大水平主应力方位呈NW向 。后者可以归结为坝址区地形地貌和水平构造应力的共同作用,并受到周边区域断裂构造的 影响。     

秦岭隧洞越岭段地应力测试成果分析

在引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段K38+850里程处采用水压致裂法与应力解除法进行了地应力测试。解除法与三维水压致裂法测试结果接近,综合测试结果,最大主应力σ_m为62.8MPa,为高～极高应力水平,可能发生中等岩爆。最大水平主应力方向为NWW～EW向,围岩应力状态为σ_Hσ_Zσ_h,以水平应力为主。最大主应力方位与隧道走向优势夹角与理论计算中基本一致,隧洞走向布置对洞室开挖围岩稳定性有利。研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑。     

清远抽水蓄能电站地应力场分析

清远抽水蓄能电站岔管水头压力高,地下厂房规模巨大,为了保证地下洞室群围岩的稳定性,需要准确掌握初始地应力场的方向和大小.在对工程区地质构造进行分析的基础上,利用应力解除法和水压致裂法进行现场测试,并结合有限元计算预测了整个工程区的岩体应力分布.研究表明,地下厂房区地应力属于中等量级,最大水平应力方位角与厂房轴线的夹角较...     

水布垭工程地下厂房区三维地应力测试研究

清江水布垭水利枢纽工程地下厂房区水压致裂法地应力测试成果表明：地下厂房区是以自重为主导的应力场,为中等地应力水平地区;地应力场的构成符合该地区地质力学机制。     

深圳抽水蓄能电站高压隧洞及厂房区地应力测试分析

为了论证深圳抽水蓄能电站工程高压引水隧洞设计方案的合理性,需要确定地下厂房区和高压隧洞的地应力状态,因此如何确定可供工程应用的岩体初始地应力场,是岩土工程中一个急需解决的实际课题。对此,通过对应力解除法和水压致裂法进行现场地应力测试,并结合有限元回归分析,从高程和深度分析原始应力的变化规律、应力场组成情况,预测了包括重要工程部位在内的整个工程区岩体应力分布,两种测试成果都可以应用在本工程设计中。