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。     

广西岩滩水电站地下厂房区地应力测试与分析

采用水压致裂法和钻孔孔壁应变测量法两种测量方法对广西岩滩电站二期工程地下厂房区进行了地应力量测。通过对实测资料进行比较和分析认为：两种方法测量的成果一致性较好;岩滩电站二期工程地下厂房区处于一般应力水平;受复杂地质构造影响,地下厂房区存在构造应力痕迹;地下厂房轴线与最大主应力σH方向为小角度相交,地应力场对厂房洞室稳定有利;地应力场对地下厂房稳定性的影响有限。     

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     

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。     

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。     

彭水枢纽地下厂房区地应力分析

 叙述了乌江彭水水利枢纽长溪坝址地下厂房区用水压致裂法测试地应力成果，并对成果进行了分析讨论。     

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。     

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。     

长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室研发的一种地应力测试定向装置获国家发明专利

正2018年5月1日,长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室地应力学科科研人员研发的"超深钻孔水压致裂法岩体破裂缝无时限定向装置及方法"获得中华人民共和国知识产权局颁发的发明专利证书。水压致裂法地应力测试是一种通过水压导致岩体破裂,产生岩体破裂缝,获得水压力参数和破裂缝方位,由此得到初始地应力量值与方位的地应力测试方法。     

深钻孔套芯应力解除法的测量技术和实例

上世纪80年代中期发展起来的深钻孔套芯应力解除测量法,为工程提供了大量的不可缺少的地应力实测资料,其中测量深度突破300m的有3次。在阐述这种地应力测量方法的测试技术以后,详细地介绍了第一次测深突破300 m的三峡工程船闸区的测量成果,并重点剖析了该地区的地应力场,同时简单地介绍了另2次测深突破300 m测量成果的工程应用。用此法得到的测量成果被三峡船闸区其它钻孔的测量成果所验证。     

地应力测量精度及其全要素量化表征研究

针对行业现状对地应力测量精度定义及其全要素量化表征方法进行了研究。概述了地应力测量方法、常用试验技术及其测量精度方面存在的问题与原因。从闭环测量角度给出了地应力测量及其精度的定义,在对测量精度研究分类和总结的基础上,提出了地应力测量精度表征体系的构成和分层,指出了测量精度研究的意义、测量方法与测量技术的定义及其测量精度问题。阐述了地应力测量精度全要素量化表征的思路和含义、三维物理模型测量精度试验装置、坐标设定和表征程序,给出了平均方式和最大值方式的表征指标,以及二维和三维测量的精度表征公式,对角度误差的计算方法进行了讨论,对表征方式与技术研发要求的对应关系进行了说明。以早期的USBM孔径变形计和CSIRO空心包体应变计物理模型试验结果的测量精度表征为例,展示了测量精度的量化表征过程,与原有测量精度表征指标进行了对比,获得上述试验技术最大值方式单一指标的总体测量误差分别为10%和27%。首次获得了两试验方法的全要素测量精度数据,比较显示前者的总体测量精度大大优于后者。     

深钻孔地应力测量和地应力场分析及其应用

 本文叙述了深钻孔地应力测量技术和地应力场分析方法。深钻孔地应力测量可以根据工程和地质上的需要,测量不同深度的地应力状态,测量深度可达数百米。地应力场分析以大量的立体型实测数据和地质条件为依据,把有限个测量钻孔的不同深度的地应力实测资料,准确地扩展到大范围的工程区域。     

钻孔孔壁切缝解除地应力测试方法数值模拟研究及工程应用

为解决高应力环境中的地应力测试的难题,通过数值分析方法对试验过程中切缝深度的优化及切缝布置方案进行了模拟研究,并将该方法应用于锦屏地下实验室应力测量中。数值模拟结果表明:当初始应力场以平行于切缝方向应力分量为主时,切缝两侧应力完全释放所需的切缝深度最大,为16 mm。进行现场试验时,为了提高试验的可靠性,避免切缝之间的相互影响,往往一个给定的钻孔深度只布置一个切缝,且切缝间距一般>200 mm。测试结果表明测试部位岩体处于极高应力状态下,与钻孔钻进过程中出现岩芯饼化现象相符合。     

隧洞工程区三维初始地应力场的回归分析

根据实测地应力资料的三维有限元回归分析法是目前应用较多的初始地应力场数值分析方法之一。针对隧洞工程区特殊的地形条件（洞身很长），通过用梯形分布荷栽代替常用的均布荷载来模拟水平向构造应力来提高回归的精度，对锦屏隧洞区地应力场进行回归拟合计算，复相关系数由0.919提高到0.976，表明该方法能显著提高回归精度，可广泛用于工程实践中。     

三维地应力测量过程中应力释放规律分析

应力解除法是测量三维原地应力的重要方法,但其测量原理是建立在应力完全释放的情况下,忽视了应力是逐渐释放的过程,因此有必要探究应力释放规律。利用数值模拟方法,对应力释放与解除深度、地应力状态和孔底温度关系进行研究,表明应力解除过程中存在应力残留,主要集中在岩芯底部,其分布与原地应力大小方向有关,并且钻孔温度对残留地应力影响也较为显著。各种情况下的钻孔残留应力波及高度一般在一个钻孔直径以内,因此测量原件应安放在距离岩芯底部一个钻孔直径的高度。     

枸皮滩水利枢纽地下厂房区地应力场分析

 本文以1个地面深孔和3个平洞浅孔的地应力实测资料为依据,对枸皮滩枢纽地下厂房区进行三维地应力场分析。简述了对自重应力场和地质构造应力场建立比较符合实际的数学计算模型,进行模拟计算和应力回归分析的方法。通过分析计算,对该区的地应力场的变化规律、地质构造应力场的主压应力方向、地下厂房围岩的地应力状态等,有了较深的认识。     

利用电子岩芯实现裂隙产状的三维测量研究

目前，钻孔内裂隙的产状测量主要在二维钻孔电视展开图上进行，存在裂隙面不明显、不直观，判别产状时受人为影响较大等问题。电子岩芯是基于钻孔孔壁与岩芯耦合关系建立的三维模型，利用电子岩芯测量裂隙的产状与在二维钻孔电视展开图上测量产状的原理一致，且相比二维模式下测量更有优势。基于电子岩芯进行了三维裂隙产状的测量研究，通过三维平面与裂隙面的匹配实现了对裂隙产状的测量。结果显示，在电子岩芯三维模型中进行测量更为直观、明显，减少了人为因素的影响。     

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。