地应力测试

摘要： 浩吉铁路如意隧道在施工期间部分段落出现拱顶开裂,初支混凝土剥落、掉块等破坏现象,初步认为与隧道所处地应力环境关系密切。为了准确掌握如意隧道围岩的初始应力状态和工程区地应力分布特征,在隧道内进行水压致裂地应力测试的基础上,采用有限单元法开展隧道三维地应力场回归反演分析。研究结果表明:(1)回归反演计算值与实测值之间的相对误差总体小于20%,研究区地应力场反演结果合理;(2)如意隧道变形破坏问题突出的段落地应力最大值低于5 MPa,但由于围岩软弱,且开挖断面大,围岩发生了挤压变形,需采取针对性的防治措施。

摘要： 以皖北矿区朱集西煤矿11-2煤轨道大巷及临近巷道为工程背景,在现场实勘、地应力实测的基础上,设计8种协调支护方案,进行了比较分析优化,得到了深部高水平应力巷道围岩控制对策,应用后效果良好,值得深部高水平应力巷道围岩稳定性控制借鉴与参考。

摘要： 在高地应力环境下的深埋硬岩隧道中施工常常面临着岩爆等问题,严重影响人员安全和施工进度。本文依托大峡谷公路隧道工程,借助以应力解除法为原理制作的空心包体地应力计在隧道出口端K83+900处进行现场地应力测试,通过钻大孔-孔底磨平-钻小孔-安装空心包体应力计-应力解除等工序获得原岩受扰动到再平衡过程产生的应变,同时将取出的岩芯制备成标准试件进行单轴压缩等室内试验获得原岩力学参数,将这些数据带入后处理软件中计算得出原岩应力大小和方向。根据《工程岩体分级标准》(GB50218—2014)可知测点处应力环境处于高应力状态,说明隧道在开挖施工过程中会偶有岩爆发生,同时本文结尾给出了防治岩爆安全快速施工的相关建议。

摘要： 深埋特长隧道工程的高地应力问题越来越受到重视,如何准确高效地确定工程区地应力状态,是目前关注的重点和难点。针对深埋特长隧道地应力状态的确定问题,我们提出了基于多源数据的初始原地应力方向综合确定和应力量值预测及复核的综合解决方案。通过勘察阶段有限钻孔的地应力测试,并结合区域多源地应力资料,可以综合确定地应力方向并利用修正的Sheorey模型预测隧道轴线地应力;针对预测结果,在隧道开挖施工过程中,进一步利用有限钻孔的水压致裂地应力测试检验预测结果并复核隧道应力状况。结果表明,桃子垭隧道水平最大主应力方向为N15°W~N40°W,实测三向应力关系为S_(H)≥S_(v)>S_(h);钻孔附近的应力预测值在区域实测应力量值变化范围内,隧道埋深最大处的水平最大、最小应力值分别达24 MPa和16 MPa;隧道施工过程中的4个钻孔应力量值复核结果显示,除了局部受到岩性变化、断裂破碎带等影响出现偏差,本文预测结果与实测应力量值基本一致。笔者发展的原地应力综合预测及复核方法,一方面可以快速有效地预测深埋特长隧道等线状工程的原地应力状态,有效降低初始勘察阶段地应力测试成本,另一方面,应力量值的复核保证了应力预测结果的可靠性,可以为隧道施工方案的及时变更及预算调整等提供有力依据和数据支撑。

摘要： 地应力是地下建筑物线路设计、工程建设和安全运行的基础性资料,是工程布置和施工安全的重要影响因素,只能通过原位测试才能准确给出。随着我国水电能源的开发、国家水网长距离引调水工程的实施,一大批水文地质条件复杂的深埋隧洞工程陆续勘测实施。这些工程岩体的地应力场复杂多变且测试条件趋于极端化,给地应力测试带来极大挑战。其中面临的主要技术难题有:极高应力量级、超深地质钻孔、钻孔低水位和新型钻杆匹配问题等。

摘要： 隧道工程场区是否存在高地应力对路线选择及工程造价影响极大,对深埋隧道应进行地应力专项测试分析。通过对云南省某拟建高速公路软岩隧道地应力专项测试分析过程进行总结,明确了勘察中常用地应力测试方法,并归纳水压致裂法与DCDA法适用条件,分别采用强度应力比法与新岩体强度应力比地应力评价指标对软岩隧道地应力进行评价,规范方法评价结果极为保守,新岩体强度应力比地应力评价指标在软岩高地应力评价取得的结果更为合适。

摘要： 为给旭龙水电站大坝建基面的选择提供地质依据,采用钻孔声波测试、压水试验及钻孔内岩心获得率、地应力测试等方法对河床坝段建基岩体进行了前期勘察,结果表明:2 095 m以下未卸荷完整岩体的工程地质性状较好,是良好的大坝建基岩体。建议以2 095 m高程为旭龙水电站大坝河床段建基面设计高程,同时对局部完整性较差和建基面附近的松弛岩体进行处理,以提高建基岩体完整性。

摘要： 深部泥页岩储层地应力状态的准确确定是页岩气等非常规能源高效开发的关键。综合基于原位地应力测试获得水平最小主应力,建立基于流变模型的地应力剖面,应用成像测井技术确定水平最大主应力方向等,是准确确定泥页岩储层地应力的有效方法。将该研究思路应用于陕西汉中SZ1井,利用水压致裂原地应力测试方法获得储层水平最小主应力值范围为32~41 MPa;利用偶极声波测井数据获得岩石力学参数,结合地壳应变率和储层埋藏史,建立了SZ1井地应力剖面,结果表明牛蹄塘组1950~2025 m深度范围内水平主应力差介于10~15 MPa,水平最小主应力值范围为28~41 MPa,水平最大主应力值范围为47~49 MPa,预测得到的水平最小主应力值与实测结果具有较好的一致性。原地应力实测及流变模型预测结果揭示SZ1井地应力为正断型(S_(v)>S_(H)>S_(h))或正断型与走滑型相结合的应力状态(S_(v)≈S_(H)>S_(h))。水平主应力差随伽玛值的升高而变小,表明地应力剖面与地层岩性具有较好的对应关系。基于成像测井揭示的钻孔诱导张裂隙分布特征,SZ1井水平最大主应力方向约为N74°W,与区域构造应力场方向基本一致。相关结论为准确认识SZ1井目标层地应力状态,以及后期水平井布设及压裂控制等提供了重要依据。

摘要： 为解决小相岭隧道平导和正洞的围岩大变形问题,采用现场试验的方法对围岩力学状态进行测试,基于实测数据对隧道大变形成因进行分析并提出针对性控制治理对策。结果表明:1)隧道围岩强度偏低且存在明显的各向异性,初始地应力以水平应力为主,属极高地应力;现场实测结果显示底板处围岩损伤范围明显大于边墙处,推断隧道大变形为底隆变形,这与现场结构变形特征相符。2)隧道大变形的主要原因是下伏缓倾层状软弱岩层、高水平地应力、支护结构不对称等因素,尤其是平导底板的不对称结构对抵抗底隆变形能力较弱。3)在采取平导设置仰拱、正洞打设长锚杆、增大预留变形量、提升结构的刚度及强度等措施后,隧道变形得到了有效控制。

摘要： 高地应力常对深埋山岭隧道建设造成诸多问题。通过对登楼山隧道DZK2钻孔采用水压致裂法进行地应力测试,系统分析DZK2钻孔的地应力测试结果,得出测试深度范围的应力实测值与应力场方向,并通过修正的Sheorey模型预测隧道其他埋深范围的应力分布。研究分析表明,在隧道工程区地壳浅部水平应力占主导地位,即主要受构造水平应力作用,应力大小随着埋深的增大而增大,该应力场与区域构造应力场基本一致。

摘要： 双水平井SAGD微压裂启动,需要在上下井间形成垂直或近垂直方向微裂缝.为了获取微裂缝扩展方向,采用水压致裂法与岩石声发射法对风城超稠油油藏进行地应力测试.水压致裂法运用P-Sqrt(t)法与P-△t法判读瞬时关闭压力,获取最小水平主应力值,并与声发射Kaiser效应测取的值进行对比.结果表明,区块地应力盖层最大,夹层其次,油层最小,各层最小水平主应力均小于垂直应力,微压裂启动过程中会形成垂直或近垂直方向裂缝,有利于上下井间连通,缩短启动周期.

摘要： 冲击地压是煤矿采掘工作面内由于应力高度集中而导致煤岩体的突发性失稳破坏.为了从根本上降低可能诱发冲击地压的应力集中程度,有效遏制煤矿冲击地压事故的发生,本文提出基于地应力测试及其反演的煤矿冲击地压灾害防治技术,并应用该技术指导龙煤集团双鸭山公司某矿开展冲击地压灾害防治.采用套孔应力解除法开展矿区地应力实测,以矿井工程地质资料为基础建立三维地质力学建模,基于地应力实测结果反演矿区三维地应力场,以应力场反演结果为基础,模拟不同布局下工作面动态开采过程,通过分析应力分布状态,优化采区布置,圈定冲击危险区域,为后期冲击地压灾害防治奠定了很好的基础.

摘要： 双水平井SAGD微压裂启动,需要在上下井问形成垂直或近垂直方向微裂缝.为了获取微裂缝扩展方向,采用水压致裂法与岩石声发射法对风城超稠油油藏进行地应力测试.水压致裂法运用P-Sqrt(t)法与P-△t法判读瞬时关闭压力,获取最小水平主应力值,并与声发射Kaiser效应测取的值进行对比.结果表明,区块地应力盖层最大,夹层其次,油层最小,各层最小水平主应力均小于垂直应力,说明微压裂启动过程中会形成垂直或近垂直方向裂缝,这为SAGD微压裂启动在超稠油油藏的应用提供条件与依据.

摘要： 地应力是造成围岩体变形破坏的直接原因，为有效实施煤矿深部工程围岩的稳定性计算和巷道支护,必须对地应力有一个准确的估计.流变应力恢复法地应力测试技术,能够成功实施煤矿深部巷道软弱裂隙围岩的地应力测试,实现煤矿深部巷道裂隙软弱围岩地应力场演化过程的长期监测.该技术在平顶山矿区2个矿井进行了应用,结果表明:地应力测量装置实现了顺利安装和观测;孔内定向推杆可以顺利实施三向压力传感器30m的推进和旋转角度的测量,精度达到0.1°,为计算提供了高精度的方位数据.长期观测结果显示,三项压力传感器能有效感知钻孔围岩的流变过程,实现长期的扰动地应力监测.

摘要： 针对煤矿深部软弱围岩地应力难以测量的技术难题,基于深部围岩在高应力作用下具有强流变性的特点,提出了一种地应力测试新方法——流变应力恢复法地应力测试技术.该方法的提出给予如下假设:在深部巷道软弱围岩中钻孔埋设岩石压力传感器,由于围岩的强流变特性,传感器附近围岩的应力会随时间逐渐恢复,传感器感受到的应力随时间逐渐上升并最终趋于稳定,可以根据传感器的实测应力来分析围岩的初始应力状态和巷道围岩应力分布的演化.该方法的分析原理是:在巷道围岩的钻孔中某一点,在位于两个完全不同轴的直角坐标系oxyz和o'x'y'z'上放置两个三向岩石压力传感器A和B,通过实测可以得出测点处位于oxyz和o'x'y'z'两个坐标系中的六个正应力分量σx,σy,σz和σ'x,σ'y,σ'z,在已知oxyz和o'x'y'z'坐标轴方向余弦的条件下,即可通过应力分析的转轴公式求解得出该测点处位于oxyz和o'x'y'z'两个坐标系中的六个剪应力分量τxy,τyz,τzx和τ'xy,τ'yz,τ'zx,从而确定该测点的应力状态.该方法不需要对岩体的力学性质做出任何假定,也不需要知道被测岩体的本构关系,仅需在测点处放置两个完全不同轴的三向压应力测试传感器,通过应力分析的坐标转换公式求解同一点两个完全不同轴坐标系的六个剪应力分量,从而严密确定一点的应力状态.基于该方法的原理,发明了三向岩石压力传感器、现场测试的孔内推送定位装置和注浆固定材料技术.采用数值模拟和模型试验相结合的方法,研究了三向岩石压力传感器埋入浆体介质后的嵌入效应及其自身的感知性能,建立了三向岩石压力传感器实测应力与浆体介质初始应力状态之间的数学关系.该方法获得中国国家发明专利和澳大利亚国际发明专利.

摘要： 地应力测试是了解工程区域初始地应力场分布特征的重要手段,其测试成果是建立表征地应力场分布特征的数值量化模型的基础资料.然而,囿于当前的地应力测试技术水平和实际工程岩体赋存地质条件的复杂性,地应力测试成果往往具有相当的误差.而通过数值手段建立地应力场定量化模型的一个核心步骤是使得量化模型在既有地应力测点上的预测值与实测值的离差平方和最小;因此,地应力实测数据这一基础信息的质量和精度将直接影响地应力场量化模型的可靠性.提出了结合工程区域宏观构造地质背景、地应力测试成果解析、工程现场破坏现象力学定性分析等多种手段对地应力测试数据进行科学分析和筛选的综合研究方法.首先基于工程区域地质构造背景和局部地形地貌等影响因素形成对工程区域地应力场的宏观判断和总体认识,然后采用全空间赤平投影方法和典型特征平面投影应力解析对地应力测点应力张量特征进行全面的量化分析,并与前期勘探平硐出现的破坏现象的力学定性分析成果进行对比研究和印证,从而对地应力测试结果的代表性和可靠性进行科学地甄别,筛选出能够从宏观上体现工程区域地应力场分布特征的测点进行初始应力场回归分析.采用上述研究思路对西南深切河谷地区某大型水电站坝址区地应力场分布特征进行了分析,利用建立的初始应力场数值量化模型模拟实际施工过程预测的应力集中部位与工程岩体实际发生的应力诱导型破坏部位有较好的一致性.

摘要： 储层地质力学是近十几年发展起来的由地应力、岩石力学、构造地质、石油钻完井工程和地球物理学等多个领域交叉的新学科.围绕储层地质力学,逐渐形成了一系列储层地质力学技术,该技术在油气开发整个生命周期的各个阶段都有着重要的作用,特别地,随着钻探深度逐年增加,钻完井面对复杂地质条件的挑战,开发难度越来越大,致密裂缝性砂岩气藏和页岩油气等非常规油气藏逐渐成为开发重点,储层地质力学技术在钻完井风险控制、钻井提速、提产和稳产方面发挥了更加突出的作用.储层地质力学技术可细分为岩石力学试验技术、单井地质力学建模及分析软件、钻头选型及实时评价技术、地应力现场测试仪、钻井实时风险控制技术和三维地质力学工程地质一体化软件系统等,其正朝着地质工程一体化、三维(四维)空间、实时化和信息化的方向发展.建议国内优先发展岩石力学参数实验、地应力测试分析技术和单井储层地质力学软件,再此基础上,大力发展地质力学现场实时评价技术和三维地质力学工程地质一体化技术,供从事储层地质力学科研及科技管理人员参考.

摘要： 通过对兰渝铁路西秦岭特长隧道地应力测试结果,详细分析地应力场特点及影响因素,阐述高地应力对隧道的危害,并提出可靠的施工建议.

摘要： 根据徐古高速公路地质调查和地应力测试成果，对乌鞘岭隧道地应力特征及对施工的影响进行探讨分析。

摘要： 深井巷道由于受到高地应力及强烈采动影响,巷道围岩变形异常剧烈,而地应力正是引起此类变形和破坏的根本作用力.本文结合某矿准备巷道、回采巷道围岩变形特征,在进行巷道地应力及围岩力学参数测试的基础之上,通过正交实验设计,采用UDEC离散元数值模拟研究了地应力、采深、支护力及动载荷对现有不同方位角布置下的巷道变形影响情况,模拟结果表明:最大主应力与巷道轴向夹角小于45°时,巷道围岩变形基本可控,在近90°时巷道围岩变形量大,数值模拟研究结果和现场实测巷道变形基本吻合,研究成果为类似条件下的巷道合理布置及支护参数科学设计提供可靠的参考依据.

摘要： 一种岩土勘探工程软岩地应力测试装置以及岩地应力测试，通过钻孔机在围岩的指定位置形成钻孔，在钻孔外形成多个应力传感组件，通过推杆将应力传感组件推入钻孔内指定深度，通过注浆杆向应力传感组件弓形水泥底座的上方空间注浆，从而使应力传感组件的检测面上的砂浆在受到软岩压力的情况下凝固；基于应力传感组件的传感器的读数，确定应力传感组件的地应力，从而建立软岩区域空间力学模型。本发明通过现场量测信息拓展出整个工程范围的初始地应力场，对于指导地应力实测和工程建设更有意义，具有重要的实用价值。

摘要： 本发明公开了加压应力解除式原位地应力测试装置，包括综合测试钻杆、封隔孔内管钻具、测试孔内管钻具、井下内管加压器，井下安装工具和压力及孔径测量装置，与现有的钻探技术中的绳索取心钻杆7、绳索取心钻具8、绳索取心打捞器9配合完成地应力测量，本发明还公开了加压应力解除式原位地应力测试方法，解决了传统应力解除法的地应力测量装置操作复杂、测试装置不耐高温高压、测试结束后还需要做岩石力学试验的缺点，扩宽了应力解除法装置的探测深度范围，提升了测试装置的便捷度，成为一种新的地应力测试装置和方法，具有广阔的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种地应力测试的旁孔应力解除法，先在所测试岩体上进行位于测试部位内竖向主孔的钻进；在主孔的底部进行底部测量孔和底部旁孔的钻进，并测量并记录相关径向变形数据；在主孔的侧壁上进行侧壁测量孔和侧壁旁孔的钻进，并测量并记录相关径向变形数据；最后处理上述测量并记录的数据，即可计算出所述测试位置的三维地应力值。本发明在旁孔应力解除过程中，回避了高应力下进行套芯应力解除过程中的饼化现象，同时，可以通过多个测量孔得到多组测量数据，进而计算获得准确、可靠的三维地应力测试结果。

摘要： 本发明公开了一种原孔位多次应力解除法的地应力测试方法，属于地应力测试领域。首先选取岩性完好适于地应力测试的地点，在选取的地应力测试地点钻取直径为127mm的导孔，磨平孔底，再钻取直径37mm的小孔、小孔深度300-500mm；后在小孔中安装空心包体实施应力解除进行第一次地应力测量。其次，在第一次地应力测量的基础之上，原钻头沿原孔位向深部继续套钻取芯，连续多次进行地应力测量，多次应力解除深度间隔为2~3米。然后对多次地应力测试结果进行比对分析，根据应力的变化规律确定原岩应力分布区，分析原岩应力场的分布规律。优点是通过反复多次测量出同一孔位不同深度的地应力值，增强了测试数据的科学性和真实性，避免了重新钻孔，减少了复杂的施工过程。

摘要： 本发明公开了一种适用于深部软岩的地应力测试方法和装置。装置包括连接杆，两个三向压力盒相邻地固定在连接杆上；所述三向压力盒具有互相垂直的三个工作面，两个三向压力盒之间任意两个工作面的方向余弦都不为1；两个三向压力盒每个工作面上安装有测量法向压应力的装置，该装置通过数据线和钻孔外的读数仪连接。地应力测量方法：钻孔后将两个三向压力盒送到测试点处；对钻孔实施注浆，填满后将钻孔封口；浆液凝固后，待数据稳定，把两个三向压力盒所测六个压力数据代入地应力测试原理公式中，得出该测试点处的地应力。该方法可以直接观测围岩内部的应力值，并可长期获取观测数据，有利于煤矿深部软岩地应力和围岩稳定性研究。

摘要： 一种岩土勘探工程软岩地应力测试装置以及岩地应力测试，通过钻孔机在围岩的指定位置形成钻孔，在钻孔外形成多个应力传感组件，通过推杆将应力传感组件推入钻孔内指定深度，通过注浆杆向应力传感组件弓形水泥底座的上方空间注浆，从而使应力传感组件的检测面上的砂浆在受到软岩压力的情况下凝固；基于应力传感组件的传感器的读数，确定应力传感组件的地应力，从而建立软岩区域空间力学模型。本发明通过现场量测信息拓展出整个工程范围的初始地应力场，对于指导地应力实测和工程建设更有意义，具有重要的实用价值。

摘要： 本发明公开了一种能够顺利进行应力解除的用于套孔应力解除法的地应力测试装置及其测试方法，其中，用于套孔应力解除法的地应力测试装置包括取芯套筒、钻头，还包括呈锥状、且中空的转换接头，所述转换接头的大径端与所述取芯套筒的一端固定连接，所述转换接头的小径端与所述钻头的一端固定连接，所述转换接头的大径等于所述取芯套筒的外径。本发明在使用时第一步打钻孔过程中就已经将取芯套筒连同钻头一起送进了钻孔内，这样就保证了取芯套筒是一定可以进入钻孔内，也就避免了后续取芯套筒不易送进钻孔，难以施工锥形孔以及进行应力解除过程。

摘要： 本发明公开了加压应力解除式原位地应力测试装置，包括综合测试钻杆、封隔孔内管钻具、测试孔内管钻具、井下内管加压器，井下安装工具和压力及孔径测量装置，与现有的钻探技术中的绳索取心钻杆7、绳索取心钻具8、绳索取心打捞器9配合完成地应力测量，本发明还公开了加压应力解除式原位地应力测试方法，解决了传统应力解除法的地应力测量装置操作复杂、测试装置不耐高温高压、测试结束后还需要做岩石力学试验的缺点，扩宽了应力解除法装置的探测深度范围，提升了测试装置的便捷度，成为一种新的地应力测试装置和方法，具有广阔的应用前景。

摘要： 一种快速构建应力饱和的原岩地应力测试标准件的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备现场原岩试样；步骤2：钻设应力主孔和监测副孔；步骤3：均匀布置多个副孔压力传感器；步骤4：对各应力主孔进行颜色标记，在各应力主孔内沿孔深方向均匀布置多个主孔压力传感器；步骤5：回填各应力主孔；步骤6：利形成侧限刚度类岩石的约束边界层；步骤7：在现场原岩试样上除应力主孔和监测副孔所在面的其他面上安装应力锁死构件。本发明所要解决的技术问题是提供一种快速构建应力饱和的原岩地应力测试标准件的方法，可以解决制样时间长，测试精度和准确度无法保证的问题。

摘要： 本发明公开了一种地应力测试的旁孔应力解除法，先在所测试岩体上进行位于测试部位内竖向主孔的钻进；在主孔的底部进行底部测量孔和底部旁孔的钻进，并测量并记录相关径向变形数据；在主孔的侧壁上进行侧壁测量孔和侧壁旁孔的钻进，并测量并记录相关径向变形数据；最后处理上述测量并记录的数据，即可计算出所述测试位置的三维地应力值。本发明在旁孔应力解除过程中，回避了高应力下进行套芯应力解除过程中的饼化现象，同时，可以通过多个测量孔得到多组测量数据，进而计算获得准确、可靠的三维地应力测试结果。