水压致裂法

摘要： 地应力状态是地下隧道建设,隧道岩爆分析以及围岩变形分析预测等方面的重要参数。现今隧道工程中的地应力测量多采用空心包体解除法和水压致裂法,但实际操作中发现空心包体应力解除法受到温度变化、电路等干扰等因素影响,容易造成误差较大,且不适于深孔的地应力测量。拟采用基于定向岩芯卸载后非弹性应变恢复变形的地应力测量方法(简称ASR法),对地下494米深处进行地应力测量,获得了该深度范围的原地应力状态。ASR法与同一深度范围内的水压致裂法测得结果进行对比,其误差不超过15%,证实了ASR法的可靠度。ASR法因其经济、高效,不受测量深度以及深部高温高压影响,在深部隧道工程有着天然的优势。

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： 1.目的地应力是页岩气勘探开发研究中涉及的一项重要参数。原岩地应力测量方法目前主要包括应力解除法和水压致裂法两种。其中前者测试深度相对较浅,需要足够的地下空间容纳空心包体应力计设备;后者虽不受测试深度的限制,但求取最大水平应力时则需要给出抗张强度、破裂压力等参数,不确定度较大。为了给页岩气井位部署、压裂设计及套管变形风险预测等提供更可靠的基础数据,笔者采用井底应力解除结合数字图像相关法来测量水平应力的大小和方向,以期提高测量的精确度和快捷度,并且为岩心实验结果提供实测数据,以便于其修正或印证。

摘要： 为了研究万安溪引水工程区域地应力分布情况,在引水工区选取典型钻孔开展现场水压致裂地应力测试。通过水压致裂技术测出钻孔不同深度黑云母花岗岩的破碎压力pb、瞬时关闭压力ps以及裂缝重新张开压力pr,计算出各段最大水平应力和最小水平应力。试验表明:最大水平主应力范围为11.0~16.0 MPa,最大水平主应力方向范围为N24°—54°W。工程区的侧压力系数kH、kh分别为1.26、0.90,表明工程区主要受NW向挤压力影响,水压致裂试验揭示的工程区总体的应力规律满足SH>Sv>Sh。同时根据类似工程对比分析并结合中国区域地应力场分布情况,验证水压致裂法测试技术成果与东南沿海区域应力场特征相吻合,技术成果科学真实可靠。

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： 钻孔内水压致裂法的原地应力测试结果表明:最大水平主应力(SH)>最小水平主应力(Sh)>垂直应力(SV),水平构造应力作用占主导,为逆断型应力状态,最大水平主应力优势方位为NWW方向.围岩大变形预测结果显示,埋深在190 m以上的千枚岩段落发生大变形的可能性更大,大变形等级为Ⅰ级.

摘要： 色季拉山因临近喜马拉雅东构造结核心区域,受块体隆升和挤压作用,构造应力水平较高,初始地应力场背景复杂,该区域的科学研究和工程实践工作相对较少.为了研究交通廊道区现今地应力场特征,进行了深孔地应力测量、数据统计、回归分析等研究工作.共布设12个深孔,采用水压致裂法获取了108段地应力实测数据,最大测试深度1410.2 m.对测量结果分析得出结论:色季拉山交通廊道区的最大水平主应力方向和大小与区域地应力背景值基本一致;优势方位为NE-NEE向;最大水平主应力梯度系数略高于地区背景值,为2.5～4.3 MPa/100 m;场区三向主应力值的关系为:最大水平主应力>最小水平主应力>垂直主应力;对地应力数值进行统计、分析,找到了3个不同地应力特征区段,远离东构造结核心区域,向西南方向构造应力呈减弱趋势;采用最小二乘法的回归分析方法,拟合获得不同区段特征深度以下最大水平主应力随深度变化的线性公式,据此可估算测量深度级范围附近的地应力值大小.通过地应力测量和研究得出的色季拉山交通廊道现今地应力场特征对于该地区工程选线和勘察设计具有重要意义,采用的深孔地应力测量、区域构造成因分析、地应力场分段、线性分布特征深度划分等初始地应力场研究方法可为后续类似越岭山区地应力研究工作提供重要参考.

摘要： 为分析淮南煤田潘集煤矿外围勘查区的地应力分布规律,采用水压致裂法及装置,对研究区深部勘查区域地应力进行了测试.本次研究共完成3个钻孔、28个测点的现场实测,3个钻孔深度均超过1400 m,其中最大测点深度为1460 m.通过实测和分析,获得了勘查区的地应力状态及其分布规律.研究结果表明:(1)勘查区深度466～1460 m范围内最大水平主应力为13.62～54.58 MPa,最小水平主应力为11.79～37.93 MPa,最大水平主应力方向为NEE向,实测地应力值随着深度增加成近似线性增长的关系;(2)勘查区最大水平主应力与垂直应力的比值为1.03～1.44,平均比值为1.28,表明勘查区地应力状态以水平应力为主导;(3)在埋深450 m以深地应力场类型表现为构造应力场型,且随深度增加,构造应力显现也增大.测量结果可为勘查区矿井规划与煤炭开采设计提供科学依据.

摘要： 为探明工程施工设计需要的地应力场分布情况,在工程区的A区和B区各开展了2个钻孔的水压致裂法地应力测试工作.试验结果表明:(1)测区地应力场状态以NW—NWW向挤压为主,其中A区和B区的最大水平主应力方向分别在N49°—57°W、N72°W附近,表明两个区域的应力场具有统一性,但是由于地形地貌和构造作用的部分差异,造成两者的应力方向具有一定的差异性.(2)工程A区和B区的应力分布规律均满足SH>Sh>Sv,应力以水平构造应力为主.(3)应力场方向与周边区域接近,B区的应力集中现象与地形地貌具有较大关系,随着测试深度加深,B区和A区的应力差别逐渐减弱,且工程区的室内岩石试验结果进一步验证了应力场的分布规律.

摘要： 在引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段K38+850里程处采用水压致裂法与应力解除法进行了地应力测试.解除法与三维水压致裂法测试结果接近,综合测试结果,最大主应力σm为62.8MPa,为高～极高应力水平,可能发生中等岩爆.最大水平主应力方向为NWW～EW向,围岩应力状态为σH>σZ>σh,以水平应力为主.最大主应力方位与隧道走向优势夹角与理论计算中基本一致,隧洞走向布置对洞室开挖围岩稳定性有利.研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑.

摘要： 随着深圳地区城市交通的发展,城市山岭隧道项目逐渐增多,隧道埋深越来越大.根据设计需要,在相关项目工程勘察的过程中需对工程区地应力场的情况进行测试、分析,从而为隧道选线、开挖方式的选择及隧道围岩的稳定性分析、支护设计及施工期间发生岩爆的可能性预测提供依据.在对多种方法进行比较的基础上,本文选择了水压致裂法,以xx隧道工程为例,介绍了该方法的测试步骤、测试结果,并对结果进行了回归分析,从而得到工程区地应力场分布情况,并运用相关预测方法,对工程施工期岩爆的可能性进行了预测分析.实践证明,运用该方法,能较准确的测试出施工区的地应力分布特征,具有操作简单,测试周期短的特点,特别适用于深埋隧道工程,对深圳地区类似工程具有一定的指导意义.

摘要： 地应力是存在于地壳中的应力,由岩石形变而引起的介质内部单位面积上的作用力.地应力作为地下构筑物的主要影响因素,在构造应力强烈的地区开挖建设,由于洞壁成为自由表面容易变形,使洞体逐渐缩小或造成坍塌,特别在深埋隧道工程中要考虑其对开挖后围岩的影响,针对性的采取应对措施,保障深埋隧道围岩的长期稳定性.传统方法在面对其复杂的地下环境,均有局限性,适用范围狭窄,笔者通过水压致裂法测定岩层的地应力,结合Midas模型模拟深埋隧道围岩和支护结构,对其受力、变形特点进行分析,探索其分布规律,相互影响,为今后类似工程提供参考借鉴.

摘要： 在地下洞室的设计中,工程区域的地应力是地下洞室开挖支护设计重要的边界条件之一,也是最重要的荷载.具体到不同的工程,初始地应力的评估和确定是非常困难的.通常,现场地应力测试是获得地应力大小和方向最直接的手段,但是由于不同的测试方法适用于不同的岩体质量,以及在具体实施过程存在的困难,要获得准确的地应力张量极具挑战.本文主要通过世界地应力图、水压致裂法测试成果分析以及数值反分析方法等手段对雅砻江卡拉水电站工程地下厂房区域地应力的大小和方向进行了分析,为地下厂房洞室群的布置、开挖支护设计等提供了依据.

摘要： 本文收集整理了迄今为止查阅到的水压致裂法与套芯解除法地应力测量数据，采用实测地应力值扣除重力影响的方法对中国大陆及其各活动地块、南北地震带地壳浅部构造应力量值和方向特征开展了深一步的研究，得出了一些有益的结论。

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： 近年来,水电站库区渗漏、核废料深地质处置、CO2地质储存、输油管道渗漏、垃圾填埋造成的地下水灾害及污染等倍受关注,而这些工程的安全性、可靠性与低渗透性岩体关系密切.针对这一问题,本文采用水压致裂法测地应力、压水试验测岩体渗透率的方法,对低渗透性页岩进行了试验研究,结果表明:(1)研究区地应力值随着孔深呈递增趋势,符合地应力的一般分布规律;(2)研究区低渗透性岩体的透水率随深度的增加而逐渐减小,且0～100m,透水率变化较大,100～400m,透水率变化较小,而400～600m时,岩体透水率则基本保持在一个相对稳定的数量级上,回归分析知研究区岩体透水率与孔深具有较好的负冥指数关系;(3)研究区低渗透性岩体渗透率与地应力总体上服从负指数关系,但不同点的地应力对岩体渗透率的影响具有一定差异性.这与国内外其他学者的研究结果一致,这为该地区进一步研究低渗透性裂隙岩体渗流规律奠定了基础.

摘要： 引起煤矿巷道围岩变形破坏的主要因素之一便是地应力,地应力的方向和大小很大程度上决定着巷道围岩的稳定性,也就影响了煤矿所有地下工程的施工质量.本文即是从水压致裂法对蒋家河煤矿ZF201工作面回风顺槽巷道围岩的地应力测试研究,并进行了相应的分析计算,以对蒋家河煤矿巷道围岩地应力测试有一个更好的认识和了解.

摘要： 五女峰隧道是鹤大高速公路集安至双辽联络线集安至通化段的特长隧道,长度为7.9km左右,其建成后将是吉林省内最长的隧道,采用水压致裂法对该隧道进行了地应力测试.结果表明,隧道深埋段以水平主应力作用为主,最大水平主应力13.01～18.56MPa,具中等偏高应力水平,最大水平主应力优势方向为N60°～72°E.根据地应力测试结果,采用挪威学者巴顿提出的切向应力准则,将围岩的切向应力与岩石的抗压强度之比作为判断有无岩爆及岩爆等级的划分原则,经判定该隧道深埋段具有轻微至中等岩爆的可能,发生岩爆的临界埋深为250m左右.在隧道施工过程中应采用合理的开挖方式及防止岩爆的安全措施,预防岩爆的发生.

摘要： 本文对地应力应变测量中的误差可能来源进行了研究.首先探讨钻孔应变仪测量地应变时的误差可能来源，其次讨论水压致裂法测量地应力问题中的误差来源。

摘要： 中国西北地区位于青藏高原东北缘,在现今青藏高原北东一北北东方向挤压作用以及区域多期构造作用的影响下,该地区水平挤压作用强烈,原地应力量值普遍偏高.铁路工程建设的发展,使得西部地区的长大深埋隧道工程越来越普遍.在这种高应力条件下,隧道在开挖过程中出现的地质问题日益突出,如层片状围岩中产生的持续挤压大变形现象等,很多高地应力工程问题正在挑战传统的处理方式.只有弄清工程区现今地壳应力的分布状况,才能确保隧道围岩的稳定与工程建设的安全.简便易行、测量深度大的水压致裂应力测试是原地应力测量工作的有效手段.为了更准确有效地应用原位应力测试结果,本文利用Hoek-Brown强度准则与Byerlee定律进行推导,得到高地应力的评判标准.通过水压致裂地应力测试以及工程围岩质量对深埋隧道是否处于高地应力状态做出准确评价,对西北地区隧道工程建设有着重要的现实意义.

摘要： 本发明提供了顶板水压致裂多参量综合监测系统及致裂效果判别方法，涉及采矿工程技术领域，解决了观测顶板水压致裂效果并确定压裂范围的技术问题，监测设备包括钻孔应力计、锚杆锚索测力计、钻孔窥视仪、顶板监测仪、支架阻力测站、微震测站和围岩变形测站，钻孔应力计设置在回采巷道内，锚杆锚索测力计设置在水压致裂位置周围10m的范围内，钻孔窥视仪包括窥视探头、数据采集仪、位移感应器、盘线圈和延长杆，监测水压致裂范围内的水压致裂前后钻孔裂隙发育状态、巷道变形位移量、微震事件、支架阻力和巷道围岩应力变化判断水压致裂效果和致裂范围，多参量综合监测的可靠性高，水压致裂效果判断准确，还能避免顶板动力灾害保证开采安全。

摘要： 一种水压致裂测量装置，包括，压裂水道、座封水道、第一压力传感器以及第二压力传感器；其中，所述压裂水道用于为压裂段提供水压致裂操作所需的高压水；所述座封水道用于为封隔器提供能够使得所述封隔器膨胀的高压水；第一压力传感器能够测量或监测所述压裂水道内的压强；第二压力传感器能够同时测量或监测所述座封水道内的压强。所述水压致裂测量装置通过分别安装监测封隔器压力和压裂段压力的压力传感器，能够在有限的空间内实现同时监测压裂段和封隔器的压力情况的目的，并且压力传感器模块能够以较低的成本兼容现有的水压致裂测量装置，使得整个水压致裂测量装置功能更加丰富。

摘要： 本发明公开了一种孔口高温高压气体深孔超前水压传导爆炸冲击波致裂装置，包括管本体（3），所述管本体（3）的末端与爆炸冲击波发生装置（6）相连，所述管本体（3）上活动设置有封堵环（4），所述封堵环（4）包括依次一体连接的进水端部（41）、膨胀部一（42）和出水端部（43）；所述进水端部（41）设置有进水口A（44）和进水口B（45）；所述出水端部（43）设置有出水口（46）。本发明还公开了使用上述孔口高温高压气体深孔超前水压传导爆炸冲击波致裂装置的致裂方法。本发明使用爆炸冲击波‑水耦合致裂煤层可以取得更好的致裂效果，同时更加安全环保，长钻孔代替了巷道施工，减少了施工量，适用于保护层预裂开采。

摘要： 本发明提供了顶板水压致裂多参量综合监测系统及致裂效果判别方法，涉及采矿工程技术领域，解决了观测顶板水压致裂效果并确定压裂范围的技术问题，监测设备包括钻孔应力计、锚杆锚索测力计、钻孔窥视仪、顶板监测仪、支架阻力测站、微震测站和围岩变形测站，钻孔应力计设置在回采巷道内，锚杆锚索测力计设置在水压致裂位置周围10m的范围内，钻孔窥视仪包括窥视探头、数据采集仪、位移感应器、盘线圈和延长杆，监测水压致裂范围内的水压致裂前后钻孔裂隙发育状态、巷道变形位移量、微震事件、支架阻力和巷道围岩应力变化判断水压致裂效果和致裂范围，多参量综合监测的可靠性高，水压致裂效果判断准确，还能避免顶板动力灾害保证开采安全。

摘要： 本发明提供了一种水压致裂法应力测量装置，属于岩体应力测量设备领域，包括上封隔器、下封隔器、压裂管及水流通阀；水流通阀包括阀体及中心杆；阀体上设有阶梯型内腔及通道；内腔包括第一腔室及第二腔室；中心杆上设有盲孔及第一出水孔，中心杆上部伸出第一腔室，且顶端与钻杆连接，中心杆的下部位于第二腔室；上封隔器设有上连接管；下封隔器设有下连接管；压裂管的顶端、底端分别与上连接管、下连接管连接；压裂管上设有第二出水孔；上封隔器与下封隔器之间连接有软管。本发明提供的水压致裂法应力测量装置，利用钻杆及水流通阀分别向封隔器及压裂管加压，不需要在钻孔内设置高压胶管，减少了下井操作步骤，实现了单回路供压。

摘要： 本发明涉及铁路隧道深孔水压致裂法地应力测点布置方法，钻探事前指导，明确不同深度钻孔的钻探孔径设置；根据线路设计的初步方案及地形条件，确定隧道洞身与深孔之间的空间关系，尤其是深度关系；根据深孔岩芯、超声成像或孔内电视的资料，确定深孔岩体特征，包括岩性、完整性和构造发育情况；综合考虑洞身与深孔之间的空间关系、深孔岩体特征两项主要因素，布置测点，并开展测量。本发明有别于水利水电等立体工程的地应力测点布置方法，提出的地应力测点布置方法对铁路等线状工程的隧道工程地质勘察具有针对性；特别适合于山区、高原铁路的勘察阶段的地应力测试，在严格控制测量工作量的情况下，最大化的保证了测量数据的有效性。

摘要： 本发明提供一种水压致裂法测量结果的校验方法及加载装置，水压致裂法测量结果的校验方法包括：获取现场实际地质测量的岩石作为试样；用加载装置对试样施加加载应力，通过水压致裂法确定注水压力与注水时间的关系曲线中关键点位置；根据得到的关键点的位置，对现场实际地质测量中通过水压致裂法得到注水压力与注水时间的关系曲线的关键点位置的选取，提供依据和参考。通过对现场实际地质岩石采样，采用水压致裂法在加载装置内对水压致裂地应力测量过程中水压‑时间关系曲线的关键点位置选取进行校验，实现为现场实际地质水压致裂法得到的关系曲线关键点位置拾取提供依据和参考。达到提高水压致裂法测量结果精度、可靠性及准确度的效果。

摘要： 本申请公开了一种水压致裂法地应力测试系统中定向器，解决现有定向装置受矿石磁场干扰的问题，提高地应力测量的可靠性，扩大了水压致裂法地应力测试系统的使用范围。定向器包括光源、钻孔口定位仪，在测量光源的角度时光源与裂纹记录装置的相对位置是固定的，钻孔口定位仪包含成像光学系统，成像光学系统对光源成像，通过光源的像读取光源相对于钻孔口的角度，通过光源的角度确定裂纹记录装置的方位，进而确定钻孔壁上的裂纹方位。本申请解决了水压致裂法地应力测试系统的测量准确度受矿石磁场影响的问题，扩大了测试技术的使用范围，使得在多种矿区也可以使用水压致裂法地应力测试系统。

摘要： 本申请提出一种水压致裂法地应力测量用抬架，包括：支撑装置，支撑装置设置在巷道内，支撑装置上设置有通孔；抬杆，抬杆穿过通孔，且抬杆与通孔的孔壁之间设置有活动空间；夹持装置，夹持装置包括第一夹持件、第二夹持件及驱动件，第一夹持件设置在抬杆上，第二夹持件设置在抬杆上，第一夹持件与第二夹持件之间形成夹持口，驱动件设置在抬杆上，驱动件与第一夹持件和/或第二夹持件传动连接，本申请和现有技术相比所具有的优点是：不仅作业人员能够远离管路，提高地应力测量的安全性，而且有效减小了作业人员的劳动强度，降低了地应力测量的人工成本，提高了地应力的测量效率。

摘要： 本实用新型提供一种水压致裂法地应力测量试验钻杆泄水防喷溅装置，包括防喷溅主筒和操作手柄；所述防喷溅主筒的前面开设与所述中空腔体连通的前侧开口，所述防喷溅主筒的顶面开设与所述中空腔体连通的顶面开口；并且，所述前侧开口和所述顶面开口连通。本实用新型提供一种水压致裂法地应力测量试验钻杆泄水防喷溅装置，包括防喷溅主筒、钻杆进出口和手柄。本实用新型适用于水电、水利、交通、矿山等工程地质原位测量技术领域，尤其是岩体水压致裂法地应力测量试验，能够在进行试验时有效的防止钻杆内的水流倾泻喷溅，提高操作效率，消除安全隐患。是一种结构简单、操作方便的水压致裂法地应力测量试验用钻杆泄水防喷溅装置。