新型双管水压致裂法地应力测试装置及其应用

提出一种新型双管水压致裂法地应力测试装置,管路采用C型接头的高压双层钢丝胶管。在浙江省和福建省的16条隧道中进行测试应用,取得了较好的效果。结果表明:新型双管水压致裂法地应力测试装置密封效果良好,能够分别控制封隔段和压裂段进行加压、泄压;在我国东南沿海地区,深部岩体中的天然应力场具有明显的方向性,最大水平主应力与最小水平主应力比值为0.55~0.85,侧压系数为0.72~4.83,平均值为2.16。

大型地下厂房水压致裂法地应力测量及地应力场反演分析

岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容,依托大型地下厂房工程,采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量,获得岩体初始地应力;基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算,获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明:水压致裂法可以有效地获得初始地应力,三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证;数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性,厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低;现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。

水压致裂法在长大隧道地应力测试中的应用研究

文章以某新建高原隧道为研究对象,采用水压致裂法,测试地层原位地应力的大小和方向,确定隧道围岩的地应力状态。结果表明,隧道岩层不属于典型硬脆岩质,初步预测该隧道不存在典型岩爆,以变形偏大、洞壁岩体偏薄及剥离为主表现形式;埋深为146~285 m和286~465 m时,围岩开挖可能分别出现Ⅰ级、轻微大变形及Ⅱ级、中等大变形。埋深>335 m时,围岩开挖后处于高初始应力状态;埋深>660 m时,甚至出现极高初始应力状态,建议隧道施工时早封闭、勤测量。

基于钻孔水压致裂法的西南山区某高速公路隧道地应力测量分析

对于隧道工程,地应力场分布规律对隧道围岩稳定性有至关重要的作用。本文基于云县至昔归高速公路忙东隧道工程,通过水压致裂法对忙东隧道的地应力进行测量,并分析了地应力的分布规律。研究表明,忙东隧道场地下部主要受水平应力主导。浅部地层处垂直主应力最大、最大水平主应力次之、最小水平主应力最小,属正断型;深部地层处最大水平主应力最大、垂直主应力次之、最小水平主应力最小,属走滑型。所测量范围,洞身范围最大水平主应力为9.28 MPa,最小水平主应力为6.60 MPa。工程区岩体原位抗拉强度约为10.19MPa(取平均值),经计算,在本测点的隧道洞身附近,地应力水平为一般地应力。

基于水压致裂法的三山岛深竖井工程区地应力测量与反演分析

山东省三山岛西岭矿区拟建2000 m深副井,属于超深井建设工程。揭示建井工程区地应力场特征是开展竖井设计、建设施工的必要先决条件之一,研究中采用水压致裂法开展了深部竖井地应力现场测量工作,测量深度达到1899.00 m,通过数值仿真模拟方法反演了竖井工程区2017.56 m深的地应力场。结果表明:在水压致裂测试的钻孔357.76~1899.00 m深度范围内,最大水平主应力(SH)为23.16~70.86 MPa,最小水平主应力(Sh)为15.24~47.06 MPa;主应力随深度近于线性增加,地应力测量孔实测最大水平主应力方向分别为NW55.5°、NW60.4°、NW58.4°,为近北西方向;竖井工程区应力场主要以水平应力为主导,1200.00 m以下铅直主应力(Sv)为中间应力,SH与Sv之比平均值为1.53;通过FLAC 3D软件的反演分析获得了建井工程区内地应力场随深度、地层变化的分布规律,测试点的反演结果与实测值基本一致。近2000 m超深地层地应力状态及其分布规律,为竖井工程的井筒井壁设计和工程风险评估提供了基础科学依据。

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。

水压致裂法在隧道原地应力及脆性破坏预测分析中的应用——以广西荔玉高速文圩隧道为例

以广西荔玉高速文圩隧道为研究对象,通过水压致裂法获取隧道洞身钻孔145.14~243.37 m深度内的地应力数据,并基于实测数据采用修正的Sheorey公式及应力强度比法分别对隧址区原地应力及脆性破坏进行预测分析。结果表明:原地应力预测值与工程区周边的实测应力水平吻合度较好,隧道左右幅Ⅲ级围岩区可能出现中等脆性破坏的占比分别为6.9%、7.6%。预测结果为隧道的设计及科学施工提供了依据,也可为今后类似工程提供经验参考。

基于水压致裂法的深埋山岭隧道地应力特征分析及应用

以莆田至永定高速公路白鸽岭隧道地应力测试为例,介绍地应力测试基本原理和过程。通过分析多年积累的福建地区16个隧道实测地应力测试成果,采用回归分析法建立最大和平均侧压力系数与埋深的函数关系,并用于预测隧道地应力水平和判定岩爆等级。研究表明:乘幂函数能较好地反映600 m以内埋深地应力变化规律。其成果可供福建地区隧道地应力评价参考。

西铭矿水压致裂法地应力测试应用

针对西铭矿区地质力学参数匮乏问题,文章采用水压致裂法对西铭煤矿6个测点进行了现场地应力测试,确定了西铭矿地应力特征。西铭煤矿测试区域地应力场存在明显的区域特征,西十一和西十二采区测试区域地应力场在量值上中等偏低,为σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)型应力场;西六采区测试区域地应力场在量值上中等偏高,为σ_(H)>σ_(h)>σ_(V)型应力场。测试区域应力场受区域构造影响较大,以构造应力场为主,最大水平主应力为最大主应力,研究结果可为矿井后续巷道支护设计优化提供数据参考。

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。

东秦岭东江口花岗岩体水压致裂法与AE法地应力测量对比研究

中国东部现今构造应力场的特征表现为以水平应力为主,最大主压应力方向为近EW向,而秦巴地区已有地应力测量资料显示地应力最大主压应力方向以近SN向为主。为了查明其原因,结合三峡引水工程秦巴段地壳稳定性调查评价工作,在东秦岭东江口花岗岩体内布置一口地应力综合测量孔,进行水压致裂法与AE法地应力测量对比研究。在东江口花岗岩体600m深钻中,将埋深30～596m分27段进行水压致裂法地应力测量,获得20组水平主应力有效数据和25个裂缝破裂方向数据;同时,将埋深为75～599m分11段进行AE法现今最大主应力值测量,获得11个有效数据。将上述2种方法在同一测量深度的测量结果对比后发现:在200m深度以上,2种方法所得结果相近;在200m深度以下,水压致裂法测量的最大水平主应力值比AE法测量的最大主应力值大10MPa左右,前者与邻区已有的水压致裂测量数据相比,普遍偏高,而后者与邻区同一深度的测量结果相近。造成上述结果的原因是,在200m以下岩体中存在残余古构造应力,它与现今构造应力等叠加在一起构成地应力。综合研究结果表明:残余古构造应力是秦巴地区地应力的重要组成部分,不容忽视,上述研究结果对于充分认识秦岭中新生代造山带地应力场的分布规律具有重要的理论意义;同时,还可为穿越秦岭和大巴山的生命线工程的深埋长隧道的规划和设计提供依据。

考虑应力梯度的原生裂隙水压致裂法地应力测量的原理及工程应用

介绍原生裂隙水压致裂法地应力测量的原理及其与经典水压致裂法的异同之处,并探讨在单钻孔中考虑沿铅直钻孔轴向应力梯度的应力场的反演方法。在求解某液化石油气地下储备库工程应力场的过程中,假定区域应力场在拟建洞室附近的小区间内呈线性关系,并将参考点选在洞室附近某点,与前人将参考点选在地面并假定区域应力场从地面至钻孔底部整个深度区间内呈线性关系的研究成果相比,无疑使得计算结果更趋合理。同时将遗传算法应用于求解应力场任意一点的完全应力张量,得到比较满意的结果。

水压致裂法三维地应力测量成果计算与分析的探讨

在水压致裂法地应力测量基本原理研究的基础上,通过对测量资料进行分析整理,对目前已普遍应用的三维地应力测量方法中岩壁上破裂缝方向和资料整理的计算公式进行了深入研究,并举有实例。

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。

水压致裂法三维地应力测量的实用性研究

采用最小主应力破坏准则 ,建立理论模型 ,是利用水压致裂方法进行三维地应力测量的新的研究思路和方法。本文在此理论研究的基础上 ,侧重于实际测试 ,并详细研究了岩石泊松比以及观测数据的误差对计算结果的影响 。

深圳抽水蓄能电站水压致裂法三维地应力测量和分析

由于水压致裂法地应力测量的突出优点已在国内外得到广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维应力状态。近期兴起的水压致裂法三维地应力测量,已在多个工程中得到应用。深圳抽水蓄能电站采用了3个不同方向钻孔测量法和单钻孔测量法进行了三维地应力测量,得到了很好的测量成果。其中单钻孔三维地应力测量,在近水平向和铅垂向两个钻孔中应用。三维地应力测量成果不仅得到了相应钻孔横截面上和原生裂隙面上二维应力实测值的检验,而且得到了同一位置两种不同三维地应力测量方法的相互印证,和同一个钻孔(铅垂向)中套芯应力解除法三维地应力实测值的印证。两种水压致裂法三维地应力测量成果(单钻孑L测量法包含了非铅垂向和铅垂向钻孔的两种测量法)非常一致,能够代表该测量区的地应力状态。

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。

水压致裂法三维地应力测量及其修正和工程应用

叙述了水压致裂法三维地应力测量在水布垭枢纽中的具体应用,并对经典理论( 钻孔轴向就是地应力的一个主方向的假定) 整理的实测成果。

天池坪隧道水压致裂法地应力测量及三维地应力场宏观扩展分析

天池坪隧道是兰渝铁路兰州至广元段的一座特长单线隧道,位于甘肃省宕昌县境内,全长14.528 km。选择4个测孔、26个试验段进行水压致裂地应力测量。天池坪隧道各测点的共同特征是现今应力场以水平应力为主导,应力量级属于极高应力水平。最大主应力方向为北北西-北西-北西西向,与宏观应力场方向吻合。LY1测点的最大水平主应力方向为N40°W^N45°W,与隧道轴线方向夹角较大,对隧道围岩稳定不利。结合实际的地质条件和地层参数,在实测地应力结果的基础上,采用三维有限元多元回归分析方法,扩展分析隧道区域原始宏观地应力场。宏观地应力场的分析结果表明,隧道轴向位置的横向应力值大于10 MPa,横向侧压力系数处于1~2之间,且局部地段因地形等因素引起的应力集中而导致横向侧压力系数偏大。宏观地应力场的分析结果对工程设计与施工具有重要参考价值。

小天都水电站水压致裂法三维应力测量研究

木文对小天都水电站气垫调压室 5个测点共 15个钻孔的水压致裂法应力测量结果进行了深入的分析 ,得到最大主应力约 2 0MPa左右。文中还结合工程地质 ,讨论了电站区的三维应力特点及其对工程设计的参考作用。