用于深井三维地应力测量的一种新型自动测量探头

一、前言 自1976年以来．瑞典国家电力部(SSPB)一直致力于发展研究三维原地应力测量的仪器和方法．这一测量方法是结合李曼一赫尔特斯方法，并且建立在应变片和套芯解除法的基础上。从1926年到1988年，在垂直钻孔中，利用携带电缆粘贴复合式探头悬于井下的方法，     

钻孔岩芯定向技术的实验研究

一、引言原地应力测量越来越受到地学界和工程界的重视,因为它是我们了解地壳岩石中应力状态最为直接的手段。尽管目前地应力测量方法已发展到相当完善的地步,例如套芯法可以精确地测出浅部岩石中的应力状态,而水压致裂法甚至可以测得地下5km左右的应力,但是庞大的野外测量设备和恶劣的野外测量环境使得地应力测量的费用极为昂贵,因而限制了其广泛的应用,较为理想的地应力测量方法大概就是从地下深部拟测应力处采取岩芯,在实验室进行试验求得原地应力。这类方法目前已在研究和应用的有岩石声发射     

两种地应力测量方法在某抽水蓄能电站中的应用

简述了深孔套芯解除法三维地应力测量和水压致裂法测量地应力的试验方法及其在某抽水蓄能电站中的测试结果,并结合地下厂房和高压岔管区时地应力测试结果进行了分析。     

压磁套芯三维原地应力测量研究

压磁套芯解除法是20世纪50年代开始发展起来的原地应力测试技术。为了实现在单一钻孔中进行三维地应力测量研制了单孔全应力计。在简单介绍压磁全应力计结构和计算原理的基础上,通过现场测试,对在锦屏二级水电站地下厂房洞群区压磁套心解除3孔交汇法三维地应力测量和单孔三维地应力测量及水压致裂地应力测量进行了比较分析研究。测量结果表明,在探洞浅部,受局部地形影响,测点的应力分布主要受自重和地形地貌控制,形成特有的“V”型河谷岸坡内的局部应力状态,最大主应力为11 MPa左右,作用方向NNW基本近水平;在探洞深部地应力应力值较高,最大主应力为40 MPa左右,作用方向近直立;随水平埋深的增大最大主应力由近水平状态转变为近直立状态,说明在洞深部自重应力起主导作用。通过三种方法测量结果的对比分析,说明压磁套心解除单孔三维地应力测试技术与压磁套心解除3孔交汇法和水压致裂地应力测试技术具有相同测试精度。     

深部地应力测量方法——水力压裂法

一、引言地应力测量在水工,矿山、地震以及石油开采中都具有重要意义。同时,地应力测量将为探讨地壳运动问题提供重要依据。 以往的地应力测量主要是用套芯法进行的。近年来在冰岛、加利福尼亚和科罗拉多等地用水力压裂法进行了一系列铡试,取得了一些成果。 水力压裂法是石油工业中经常采用的一种增产方法。它是将低孔隙度的油层压裂,增加裂隙度,提高油井产量。另     

王成虎赴美国威斯康辛大学访问学习交流

<正>出访概况应美国威斯康辛大学比撒列·海姆森(Bezalel C.Haimson)教授的邀请,王成虎于2015年8月5至12月18日赴美国威斯康辛大学麦迪逊分校开展短期的学术交流。Haimson教授是世界著名的水压致裂原地应力测量方法的奠基科学家,也是著名的岩体应力和岩石力学领域的科学家。他目前的研究领域有岩石力学、岩石破裂模式、岩体真三轴强度准则、钻孔孔壁稳定性和钻孔崩落、岩体应力及原地应力测量、水压致裂原地应力测量技术。Haimson教授共编撰专著3本,发表文章100多篇,这些专著和文章都在国     

三峡工程永久船闸二期开挖岩体松弛范围的绝对应力测量

永久船闸是三峡工程的重要组成部分,其高边坡是在花岗岩山体中开挖而成的,最大开挖深度达170m。由于开挖卸载,在岩体中形成卸荷应力场,这种新的应力场往往成为岩体持续变形的主要因素,而岩体的持续变形可对工程建筑物(特别是高边坡)的稳定性产生致命的影响。另外,岩体内的地应力释放,使岩体产生回弹变形,岩体结构松弛破裂,岩体力学性质恶化。因此,在永久船闸的开挖过程中,对其进行地应力测量和监测,不仅对边坡整体稳定性分析和安全预报具有重要意义,而且还为制定合理的施工方案,并对边坡的加固处理提供依据。按设计技术要求,地应力测量及其变化监测在永久船闸北坡第四层排水洞内进行,地应力测量和监测的布置如图1所示。按照要求,首先在NB4—7测孔中进行5个测段的绝     

北京房山花岗岩体AE法应力测量研究

一、前言原地应力测量越来越受到地学界和工程界的重视,因为它是我们了解地壳岩石中应力状态最为直接的手段。尽管目前地应力测量方法已发展到相当完善的地步,例如应力解除法可精确地测出浅部岩体中的应力状态,而水压致裂法可测定地下5km的应力状态,但因其庞大的测量设备以及昂贵的费用限制了其广泛应用。较为理想的方法是在地下深部拟测应力处采取定向岩芯,在实验室进行实验取得原地应力。这类方法的研究和应用有岩石     

空心包体孔壁应变计及某些层状岩体中应力分布特征

现场岩体应力测量和岩体工程应力分析一直是岩石力学研究非常活跃的领域之一,而软弱岩体的现场应力测量与分析又是其中一个亟待解决的难题。针对软弱、破碎岩体现场应力测量技术上的困难,从1983年至1984年,中国科学院武汉岩土力学研究所白世伟、方昭茹等人研制出空心包体式孔壁应变计。空心包体式孔壁应变计是现场地应力测量的一种新式传感器,它利用套孔应力解除法原理通过电阻式应变片测量应变来实现地应力测量,能够在一个钻孔中进行空间应力状态的测量。该传感器利用软塑料空心筒和水下低温粘贴固化剂技术,因此比其它传感器更适合软、碎岩体。该传感器采用均布圆筒表面的出浆孔和完整的安装定向系统,保证了粘贴的方便,也保证了测试的准确可靠,经系统验证,该方法测量地应力的综合误差小于18％。     

由掘进诱发的应力变化，反演应力的一个实例

作为研究处理核废料有关综合方案的一部分．在加拿大原子能有限公司(AECL正在建设一个地下研究实验室。在地下坑道设计与施工期间，考虑了原地应力状态这个重要的因素。最近十多年里．我们主要通过套芯试验(Marlin，     

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（单钻孔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。     

一次套钻确定三维地应力的新型钻孔变形计

基于岩体初始地应力测量的套钻应力解除方法,在36-2型钻孔变形计的基础上增加8个轴向变形测量装置,优化设计加工成12分量新型钻孔变形计。该变形计具有8个轴向变形测量元件和4个径向变形测量元件。试验室内元件标定的结果表明,每个测量元件的分辨率可达0.000 1 mm,精度达到2 ‰;多项室内整体标定试验表明,该变形计应力测量稳定性和可靠性较好,分辨率可达0.028 MPa(当E=30 GPa时),实测误差小于10 %;在利用设计出的专用金刚石钻头钻取的钻孔中,安装该变形计,只需要一次套钻应力解除试验就可以确定测点部位的三维地应力状态。该地应力测试设备和方法解决了传统的利用3个钻孔套钻解除确定三维地应力的弊端,并可进行深孔测试。具有操作方便、精度高、可靠性好的特点。     

地壳应力值的估算方法

本文提出了不通过地应力测量,确定工程岩体地应力值的断裂判据法和地震波断裂力学反演法。断裂判据法仅需确定野外最新构造体系断裂参数和岩体物理力学参数,便可确定不同新构造活动区的现代地应力值或下限值。地震波断裂力学反演法仅需要收集地震资料,测定岩体物理力学参数,便可确定区域平均剪应力τ_0;结合现代地应力场类型和最大主应力方向,可确定主应为值。     

地应力测量及其地下工程应用的思考

国内外地应力实测资料证实,地表附近构造应力受多种影响因素的干扰,经常叠加着非构造应力(如地形等引起的应力)。为此,本文讨论了地应力测量及其地下工程应用值得注意的问题。地应力测量前应充分考虑测量孔位的选定和地形地貌、岩性、断裂等的影响;地应力测量后应对测值的各种影响因素和可靠性进行分析、进行岩石力学性质校正和对比分析以及测值的代表性分析等;工程应用应考虑具体工程所处不同构造部位、不同岩性、不同岩体结构、不同深度等局部地应力状态的变化和差异,此外,工程本身不同的设计结构、尺寸等引起的局部地应力状态变化也需予以充分考虑。     

地应力与岩石弹性模量关系试验研究

在北京某深孔原岩应力测量和原岩应力测量段同等深度单轴及不同围压下的三轴岩石力学试验的基础上,结合统计的钻孔岩体结构参数,分析了原岩应力测量段深度处修正前、后的岩石弹性模量,进而探讨了地应力与岩石弹性模量间关系。结果表明,在花岗岩中,主应力大小与修正前、后的岩石弹性模量间均呈正相关关系,而在灰岩中,主应力大小与修正前、后岩石弹性模量间的关系不明确,需要进一步研究;在花岗岩中,主应力大小与修正后的岩石弹性模量间的相关性系数高于主应力大小与修正前的岩石弹性模量间的相关性系数;各向同性高的岩体（如花岗岩）,实测地应力大小与岩石力学试验结果相关性好,而各向异性大的岩体（如沉积岩）,实测地应力大小与岩石力学试验结果相关性较差     

正交各向异性岩体钻孔周围应力分布的应力变分法分析

利用孔径变形法和孔壁应变法测量地应力必然涉及到钻孔周围岩体应力的分布规律,由于各向异性岩体孔周应力的分布复杂,很难用求解偏微分方程的方法得到应力分布的解析表达式,而应力分布又影响着地应力分析结果的准确性。通过构造应力函数,采用应力变分法对钻孔周围的应力进行求解,为准确分析各向异性岩体的地应力提供理论基础。     

贵州思林电站AE法与套心法地应力测量结果的比较

为了研究思林电站地下厂房区地应力状态,作者采用声发射法(AE)和现场套心应力解除法对拟建的思林电站进行地应力测量。声发射法测得最大主应力值为15.9MPa,套心法测得的最大主应力方向为NE 70.9°,最大主应力值为16.03MPa,表明在同一测点用两种不同的测量方法所测的结果一致。      

岩石非弹性应变恢复(ASR)地应力测试方法中柔度研究进展评述

本文通过分析国内外非弹性应变恢复(ASR)法地应力测量研究现状,并对ASR法中重要的柔度参数作了系统整理,认为该测量方法在理论上逐渐趋于成熟,在技术应用上有广阔的前景,但该地应力测量原理中,针对温度、应力环境(作用应力)对ASR岩石柔度影响的研究相对较少,还存在一些缺陷,为此提出了该地应力测试方法有待改进或补充的建议,为完善ASR法地应力测量原理指明了研究方向,对今后ASR地应力测量技术的完善和发展具有重要的意义。     

工程区高地应力判据研究及实例分析

对原地应力状态的准确把握是地下工程稳定性评价的重要基础,而选择可行的高地应力判据是进行地应力状态评价的前提条件。在详细分析现有各种原地应力评价判据的基础上,提出可行的高地应力判据,并在判据模型中引入了国际上认可度非常高的Shoerey模型,但该模型没有考虑岩体变形模量和岩石弹性模量的区别。通过广泛研究目前国内外关于岩体强度的理论和方法,引入Hoek-Brown岩体强度估算理论,补充完善了Shoerey模型。云南禄丰某工程隧道,工程区共布置两个地应力测孔,测试结果较为离散。利用应力状态评价和数据拟合方法,推算出最大埋深部位的应力值达19.29 MPa,而岩体整体强度仅为5.243 MPa。按照强度应力比和Shoerey模型的评判标准,该隧道洞身部位的应力状态均为极高应力状态,应引起重视。对原地应力状态评价的一般方法和步骤进行了概括总结,以方便其他工程参考使用。     

白鹤滩水电站坝区岩体三维地应力场模拟

岩体地应力是岩体工程最基本也是最重要的工程荷载之一,是设计和分析的基础。应用三维离散单元法（3DEC）对金沙江白鹤滩水电坝区岩体初始地应力场进行了模拟,模拟所得地应力场符合河谷地应力场分布的一般规律,对比水压致裂法6个测点的测值,模拟结果达到了一定的精度,能够满足目前阶段的工程需要。