岩石水压致裂和诱发地震的实验研究

用7种岩石各制备了几类不同预裂纹的系列试件，并在不同围压下进行水压致裂强度实验。结合典型的水库诱发地震的实际资料和现今构造应力场的实验结果，以及应用岩石强度理论和岩石断裂力学的一些原理、方法，进行岩石孔隙水压诱发地震的探讨。初步结果为：(1)若岩体内构造应力很小，一定大小的孔隙水压力σp，可直接使岩体内的薄弱面致裂并发生小地震。(2)若构造应力较大，存在两类诱发地震的可能：①对岩体浅部一些走向与构造应力的主压应力σ1方向相近的薄弱面，σp可促使其发生张性破裂并诱发小地震。②当构造应力接近于断裂的抗剪强度时，因σp，降低了断裂面上的正应力σn，使原处于稳定状态的断裂失稳，发生滑移破裂并诱发出地震。σp导致断裂的破裂深度增大，使诱发地震的震级大于原潜在的地震震级。(3)各种岩体均存在着一个极限深度，此深度后不再有诱发地震。     

用量板法分析水压致裂应力测量数据

以文献的资料为例,用量板法分析水压致裂数据,并与原方法比较,结果表明,在深度较大的情况下,新方法所得出的最大水平主应力较原方法所给出的结果系统偏大,把这个趋势与实验室结果相比,量权法所给出的应力结果可能更接近野外实际应力值。文中还讨论了确定封闭压力的方法。     

高差异应力下的水压致裂实验

根据已公布的水压致裂测量结果可知,在最大水平主应力σH与最小水平主应力σh之间有σH/σh≤2的关系。为了分析这一关系,进行了三轴压力条件下高差异应力的水压致裂模拟实验。发现,即使实际的σH/σh>2时,用现行的测量计算方法仍然只能给出σH/σh≤2的结果。这使得对实际数据使用Haimson公式计算最大水平主应力时,所得结果与最小有效水平主应力存在2:1的约束界限。作者用断裂力学理论对上述实验结果进行讨论和分析,认为现行的处理野外资料的计算公式的主要欠缺是只考虑了孔壁的力学特征而忽略了孔壁外围的应力强度特征。 本文最后介绍了一个改进的新方法。     

水压致裂沙三维地应力测量方法的研究

在不同方向的３个钻孔内进行常规水压致裂试验测量三维地应力的基础上,引入原生裂隙重水试验测量,提出了３种三维地应力测量的原理和方法,这些测量方法能适用于各咱布置形式的单孔,双孔和多孔的测量,其中的两种方法也适用于深钻孔的三维地应力测量。     

水压致裂法地应力测量若干问题的探讨

在深层地应力测量中,水压致裂法是最有效的测量方法。本探讨了该方法的几个关键性问题,例如压裂特征参数的取值,三维地应力测量,压裂缝的方向,破裂准则和钻孔轴向秒是主应力的一个方向等问题。     

用云南下关测点的水压致裂结果分析地形起伏对应力测值的影响

本文以云南下关黄草坝的水压致裂应力测量结果为例,讨论了地形起伏对云南区应力测值的影响。结果表明,地形起伏对应力测值的绝对影响随深度的增加衰减缓慢,相对影响急剧减小。100米以内深度的应力测量,地形影响可能给测值带来10%以上的误差。云南区的水压致裂应力测量深达500米,是可以排除掉地形起伏的影响的。     

缝长,尺度对水压致裂应力测量结果的影响规律

本文从弹性力学、断裂力学的基本理论出发,结合室内实验和野外观测结果研究了尺度、缝长对水压致裂应力测量结果的影响规律。研究结果表明,室内实验样品的孔径比不应大于四分之一,最好小于十分之一,较大的绝对尺度可以使实验结果变得稳定。野外实际测量除了满足上述要求外,裂缝单翼长度不应小于十倍的钻孔半径,否则测不到可靠的封闭压力。据此,进行大尺度水压致裂室内模拟实验对于提高压裂技术,完善水压致裂应力测量理论是非常必要的。     

金沙江溪洛渡水电站水压致裂地应力测量分析研究

溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江峡谷中。电站设计采用的是双曲拱坝、两岸库内地下厂房的方案，最大坝高273m。电站以发电为主，兼用于拦沙、防洪、改善下游航运等。电站规模巨大，工程厂址的稳定性分析以及高坝、深埋厂房的设计     

水压致裂试验过程中的地电效应研究

本文总结了在水压致裂试验现场多台电法仪器测量和记录到的加压过程中的地电效应,并得到一些能反映岩石破裂情况的有意义的结果:（1）随着压力增加,电阻率明显上升.当压力超过岩石临界应力的一半以后,电阻率即很快地下降,卸压后又逐步回升,其变化椭圆的长轴方向与岩石破裂面的延伸方向是一致的;（2）以压力孔为中心的自然电位及ZK2,ZK14孔的井下电位都伴随着加压过程而变化,强烈反映了过滤电场与孔隙水压力的相关性.      

对水压致裂法测得的应力结果之重新估价

本文讨论了水压致裂进行的绝对应力测量结果的可靠性,指出目前水压致裂法是深部绝对应力测量的较好方法。但应用现在通用的资料处理方法时,它可能给出偏小的最大水平主应力SH和偏大的最小水平主应力Shi特别是两个水平主应力差别较大的地区,这个偏差更加显著。以这样的数据,按照库伦强度准则和Byerlee定律去估价地区稳定性,易于得出与事实不符的结论。本文指出了造成上述测量误差的可能原因,并提出了降低测量误差,改进计算结果的办法。     

用电测深法在水压致裂实验中确定岩石破裂方向的实验研究

1.测点布设及观测方法实验场地位于福建省南靖县汤坑盆地中央。盆地内分布有F_1、F_2、F_3和F_44组断裂,其中F_1为张性兼压扭性断裂,F_2为扭性断裂,F_3为张扭性断裂,F_4为压扭性断裂(图1)。     

对水压致裂法测得的应力结果之重新估价

本文讨论了水压致裂进行的绝对应力测量结果的可靠性,指出目前水压致裂法是深部绝对应力测量的较好方法。但应用现在通用的资料处理方法时,它可能给出偏小的最大水平主应力S_H和偏大的最小水平主应力S_hi特别是两个水平主应力差别较大的地区,这个偏差更加显著。以这样的数据,按照库伦强度准则和Byerlee定律去估价地区稳定性,易于得出与事实不符的结论。本文指出了造成上述测量误差的可能原因,并提出了降低测量误差,改进计算结果的办法。     

汶川Ms8．0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川Ms8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29%和23%,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.     

陕西汉中盆地水压致裂地应力测量分析研究

汉中盆地位于龙门山断裂带东北段的末端,汶川MS8.0地震发生以后,地震活动存在沿龙门山断裂带向NE向发展的趋势.在汉中盆地西缘进行了两个钻孔的水压致裂地应力测量,来分析震后该区地应力状态,以期为该区的地震危险性研究提供实际资料.这两个钻孔深度均为300m左右,相距33m,取得了较好的地应力测试结果.通过对地应力测试结果的综合分析研究,得到以下认识:①在汉中盆地西缘300m深度地层内,最大水平主应力值为5.69—19.52MPa,最小水平主应力值为3.81—10.90 MPa,垂直主应力值约为1.25—7.03MPa,水平主应力占主导地位,垂直应力为最小应力,该地应力状态有利于逆断层的活动;②汉中盆地西部现今最大水平主应力方向为WNW或近EW向;③汶川地震后,目前汉中盆地及其西部地区仍处于构造应力调整阶段,总体相对稳定.     

汶川MS8.0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川M_S8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29％和23％,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.     

在同一钻孔中水压致裂法地应力测量与套钻孔应力解除法测量成果的比较

本文叙述了在同一钻孔中水压致裂法地应力测量和套钻孔应力解除法进行对比测量，获得基本一致实测成果的两个实例。     

超高速并行网络声发射观测系统

在实验室多通道高速数据采集系统中应用分布式并行控制技术 ,研制开发了 32通道、12位精度、最高 50Mhz采样率、每秒钟可以记录 10 0 0个以上声发射事件全波形的记录仪。这一系统的综合技术指标在国际上同类实验室中将处于领先地位。文中简要介绍了该系统的关键技术与主要性能     

加拿大魁北克水电站项目中结晶岩的水压致裂试验

自1997年以来,在加拿大地盾进行了250多次水压致裂试验,该试验是魁北克不同的水电站项目调查选址的一部分,所有项目都位于格伦维尔和超级地质省,那里的基岩由结晶质火成岩和变质岩组成。水压致裂试验是为了确定在水压条件下岩体渗透率的增加,进而定义隧洞衬砌承载的上限。对不同试验结果的研究表明,在深度小于150m时,大规模结晶岩的岩体性质相似。我们给出了来自闭合曲线和P-Q曲线图的最小应力统计数据的分析,并与投入使用的压力隧洞的渗漏相比较。所采用的解释方法也在最小主应力求解中扮演着关键角色。所以破裂和破裂重张压力的比值在分析结果中是一个重要的参数。