水压致裂法测量地应力理论与应用

针对水压致裂测量地应力理论与工程研究现状,对水压致裂测量地应力理论、方法、技术以及特点进行了分析,并对水压致裂测量地应力的测量结果进行了论述。     

香港排污隧道工程水压致裂法地应力测量研究

初始地应力状态是岩石地下工程设计中的重要参数，而水压致裂法是深部岩体应力测量的理想方法。文章介绍了水压致裂法地应力测量原理及其在香港本岛排污工程隧道沿线11个钻孔（深度130—430m）中的测量实例。测量结果分析表明，隧道高程的最大水平主应力5～20MPa，侧压力系数0．6～1．5，对于工程所处的结晶硬岩而言，属于中等地应力水平；最大水平主应力方向与隧道走向的夹角一般较小，即地应力对隧道稳定性比较有利。另外从地应力场的角度对工程施工提出了建议。     

一种新型绳索取芯钻杆内置式双管水压致裂地应力测试方法及其应用

综合论述水压致裂地应力测量理论和技术的发展过程,讨论基于推拉阀控制的单管加压系统或由外置式高压软管与钻杆组成的传统双管加压测试的水压致裂技术及适用条件。针对滇中引水工程勘察阶段大量采用绳索取芯钻探技术进行复杂地质条件地质勘探的实际情况,以绳索取芯钻杆条件的岩体地应力测试为研究对象,研究一种新型绳索取芯钻杆内置,并分段固定式双管水压致裂地应力测试方法,研发相应试验测试装置,对测试过程控制以及相应管道压力损失估算等进行研究和讨论。利用该项技术成功进行5个测孔56个测段的地应力测试,最大测试深度为724 m。该测试方法解决了传统水压致裂地应力测量方法不能直接应用绳索取芯钻杆的难题,对复杂条件下的工程岩体地应力测试问题提供了一种新的测试技术手段。     

水压致裂法测试原理及岩石参数反演

根据水压致裂法的实验原理和测量设备,结合弹性力学、岩石力学的相关理论,反演出了岩石参数弹性模量(E me)和泊松比(u m),并通过水压致裂试验同时得到多个岩石参数,为今后的理论研究和工程实践应用提供借鉴。     

水压致裂法在大巴山深埋隧道地应力测试中的应用

大巴山地区地质构造复杂，目前建设的隧道多为深埋隧道。了解地应力条件对隧道施工设计参数的选择以及岩爆的风险预测具有重大意义。选择水压致裂法，以大巴山区域旗杆山隧道为例，介绍了水压致裂法测试深埋隧道地应力的方法，并对测试结果数据进行分析，从而对该隧道施工期间发生岩爆的可能性进行预测。实践表明，运用水压致裂法，能较为准确地测量到深埋隧道相关施工区域的地应力分布特征，同时具有施工周期短，施工操作简单的特点。     

在一个铅垂钻孔中水压致裂法三维地应力测量的原理和应用

根据铅垂钻孔的特点，提出了在单个铅垂钻孔中进行水压致裂法三维地应力测量的原理和方法，严格推导了资料整理的计算公式，并举有工程应用实例。     

水压致裂试验过程中自然电位测量研究

水压致裂测试技术起源于石油的增产,现已发展成为测量地壳应力的一种有效方法。近年来,为实现热干岩发电,该技术也用来制造人工热交换面。为研究水压致裂过程中裂缝的扩展机制,在北京市房山区花岗岩体中开展大流量水压致裂试验。试验是在一个深301 m的新鲜完整的岩石压裂孔中进行的。在注水孔周围200 m×200 m的范围内,间距25 m呈网格状共布置49个自然电位测点,压裂过程中,对注水孔周围电位的变化进行测量。在压裂孔中深110～140 m内选取3段没有天然节理的部位进行水压致裂。测量结果表明,在图域内自然电位异常呈现椭圆形分布,随注水流量增大异常值增大。正的椭圆形异常有2条长轴线,一条轴线相对另一条有一定的扭转,它们的方向与裂缝和节理的方位一致,水流入裂缝和天然节理中。通过自然电位确定的裂缝扩展方向与水压致裂应力测量的水平最大主压应力方向一致。     

原生裂隙水压致裂法三维地应力测量研究

原生裂隙水压致裂法地应力测量,充分利用了重张试验确定裂隙法向应力精度高的特点,克服了传统水压致裂法假设多、钻孔横截面最大主应力计算误差大等缺点,并且可进行大尺度的三维地应力测量,但当所测原生裂隙距离大时,应考虑应力梯度。介绍了原生裂隙水压致裂法三维地应力测量的原理和步骤,基于大量的实测地应力分布规律的研究成果,简化出满足一般工程的线性应力梯度形式,并推导了便捷的计算过程。工程应用发现,不考虑应力梯度的原生裂隙水压致裂法三维地应力测量结果与考虑应力梯度测量结果具有一定差别,而后者的测量结果能反映测试范围内的地应力场变化。更多还原 AbstractFilter('ChDivSummary','ChDivSummaryMore','ChDivSummaryReset');     

水压致裂应力测量在广州抽水蓄能电站设计中的应用研究

在高压输水隧洞及地下厂房围岩中，遇水膨胀的蚀变岩带十分发育。但根据水压致裂原地应力的测量结果及最小主应力设计准则，广州抽水蓄能电站的高压输水隧洞甚至高压岔管段均取消了钢衬。电站建成以来的安全运行表明，该设计是完全合理的。实践表明：在充分利用岩体自身的承载能力，优化工程设计方面，水压致裂原地应力测量具有十分重要的意义。     

二氧化碳致裂技术在高速公路石质路堑开挖中的应用研究

二氧化碳致裂技术在煤矿开采中的应用比较广泛,但由于该技术在岩石致裂方面具有较多优越性,本文则对二氧化碳致裂技术在高速公路石质路堑开挖中的应用进行研究。详细介绍了二氧化碳致裂技术的原理、工艺流程、特点、施工中注意事项等方面,并结合工程实例,研究表明该技术在高速公路石质路堑开挖中应用的可行性,可为同类工程提供借鉴。     

单钻孔中水压致裂法三维地应力测量的新进展

由于测量深度深和其他突出优点,水压致裂法地应力测量已被国内外广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维地应力状态。长江科学院在国内率先提出在3个不同方向钻孔中和单钻孔中进行三维地应力测量的原理和方法,扩大其应用范围,并已在工程中得到广泛应用。近期,长江科学院又提出新的单钻孔水压致裂法三维地应力测量原理,只需选择2个或2个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,或者在完整岩体段常规压裂试验的同时,选择1个或1个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,就可确定岩体的三维地应力状态,并且可以应用到深钻孔的测量中,在工程上有广泛的应用前景。对该测量方法资料整理的计算公式严格进行推导,在实例中,三维地应力测量的测量成果,不仅得到水压致裂法钻孔横截面上实测的二维应力状态的检验,还得到同一钻孔对应深度的套芯应力解除法实测的三维地应力状态的印证。     

灰色建模理论在峨口铁矿地应力分布 规律研究中的应用

介绍了峨口铁矿地应力测量的结果，根据地应力实测数据，使用灰色建模理论建立了矿区地应力分布规律的模型。分析表明，在峨口铁矿使用水压致裂法和应力解除法两种不同方法所获得的测量结果服从相同的分布规律，具有良好的一致性     

拉日线峡谷区地应力分布特征的分析

介绍了拉日线峡谷区地应力分布特征的概况,分析了雅鲁藏布江峡谷区地应力的特征,进行了峡谷区水压致裂原地应力测量,探讨了高地应力对工程的影响,提出了高地应力的应对措施和选线原则具有一定的参考价值。     

原生裂隙对水压致裂应力测量结果的影响

以水压致裂原地应力测量实际测试结果为例,通过对测试记录曲线及地应力计算结果的分析,结合破裂的印模定向和钻孔超声波测试结果,讨论和分析了原生裂隙对水压致裂原地应力测量结果的影响,并对相关的数据处理方法提出了合理的建议。     

深部矿井地应力测量方法研究与应用

目前地应力测量方法有很多种,可分为力学法、地球物理法及地质构造信息法等。在分析各种测量方法特点的基础上,介绍适用于深部煤矿巷道的地应力快速测量方法——小孔径水压致裂地应力测量法,包括小孔径水压致裂地应力测量原理、测量装置的组成部分和技术特征。在我国煤矿典型的深部矿区——新汶矿区井下巷道中,完成9个测点的地应力测量。其中5个测点的埋深超过1000m,最深达1220m。测量结果表明,7个测点的最大水平主应力大于垂直主应力;最大水平主应力高达42.1 MPa;最大水平主应力与垂直主应力的比值为1.004～1.550;新汶矿区超过1 000 m深井地应力以水平应力为主,最大水平主应力方向主要集中在N3°E～N43.5°W。通过井下实测,确定出所测区域地应力状态及其分布规律。同时证明,小孔径水压致裂地应力测量法可为深部矿井提供有效、快速的地应力测量手段,为深部巷道布置和支护设计优化提供可靠的基础参数。     

应用水压致裂法测量三维地应力的几个问题

以新疆某抽水蓄能电站地下厂房区地应力实测资料为基础,探讨了当前应用水压致裂法测量三维地应力存在的几个问题,提出了孔壁出现倾斜水压破裂时计算三维地应力的简便方法,并对水压致裂三维地应力测量方法的应用前景进行了讨论。     

水压致裂法地应力测量的数值模拟

由于测量深度深及其他突出优点,水压致裂法在地应力测量中已在国内外得到了广泛使用。基于大型通用有限元软件平台 Abaqus,建立了二维应力-损伤演化模型,对不同水压及初始裂隙下的多工况进行数值模拟试验,并与理论解进行比较以验证数值模拟结果的可靠性。分析结果表明:数值模拟试验的裂纹开展方位、致裂压力最小值与理论解吻合;初始裂隙的存在将影响致裂最小水压力值和裂纹扩展方向及模式,其结果可对原位地应力测试和水压致裂工程设计提供借鉴和指导。     

坚硬顶板水压致裂控制理论与成套技术

煤矿坚硬顶板具有硬度大、整体性好、分层厚度大等特点,导致诸多围岩控制与安全难题。水压致裂可改造顶板岩体结构,控制工作面顶板的冒落;提出坚硬顶板水压致裂控制的理论与成套技术框架。采用真三轴实验系统等研究揭示水压裂缝的扁椭球体典型形态和空间转向扩展形态,给出围压主应力差、排量、层面与原生裂隙等对水压裂缝扩展的影响规律,考虑围岩的应力应变状态与控顶效果,阐明定向压裂临空坚硬悬顶的断顶线位置适当内错煤柱的原理。给出采动岩体水压致裂的时空关系及确定方法。针对裂缝形态的控制要求,提出定向水力割缝致裂等系统的控制致裂方法,在此基础上研制煤矿井下高压(60 MPa)水压致裂的成套装备。针对不同类型工程特点,控制水压主裂缝扩展、翼型裂纹扩展和吸水湿润作用,使顶板及时充分冒落,实现围岩弱化、应力转移、诱导矿压破煤等功能。研发了工作面端头悬顶、切眼及中部坚硬顶板、坚硬顶煤弱化、综放面初采瓦斯、临空巷道冲击地压和大变形等控制成套工艺技术。成套技术与装备已在大同矿区、神东矿区等推广应用。与传统爆破弱化顶板相比,水压致裂弱化顶板管理简单、扰动小、安全性高、工程量少、作用范围大、控制距离远,且经济成本不到其1/10,在深部开采中更具有优势。     

水压致裂法测试地应力简析

高地应力对地下工程危害大,对地应力测量十分必要。文章结合工程实例对现行公路规范推荐的"水压致裂法"地应力测试作简要的分析,具有一定的借鉴意义。     

水压致裂法三维地应力测量

水压致裂法地应力测量,具有突出的优点,已被国内外广泛应用,但历来只是在单钻孔内测量平面应力场.本文首先简单地介绍了这种地应力测量的测试技术,然后在钻孔围岩的力学分析的基础上,提出了三维地应力测量的原理和方法,严格地推导了计算公式,并举有算例.