水压致裂法地应力测量
北京岩谷科技有限公司是国内唯一能够开展水压致裂法、应力解除法、声发射法以及滞弹性应变恢复法地应力测试和设备研发的单位,承接各类工程各种方法的地应力测试、设备研发与应力场分析业务。
水压致裂法地应力测试,是二十世纪70年代发展起来的能够测量地壳深部应力可靠而有效的方法。该方法是2003年国际岩石力学学会试验方法委员会颁布的确定岩体应力建议方法中所推荐的方法之一。常规水压致裂法通过把高压水泵入到由封隔器隔开的试验段中使孔壁开裂,根据弹性力学的理论便可求得水平面内的最大、最小主应力的大小和方向。本质上,它是一种二维地应力测量方法,为直接法,特别适用于隧道的勘察阶段。其突出优点是可连续测试深部岩体地应力状态,缺点是要求钻孔岩体完整,精度偏低。
基本假设:
(1)岩体是线性、均匀和各向同性的弹性体;
(2)岩体的渗透性符合达西定律;
(3)岩体中三个主应力有一个为竖直方向。
设备组成:
(1)钻机及钻具;
(2)高压泵站;
(3)数据采集记录仪;
(4)三维电子定向仪;
(5)井下换向装置;
(6)组合过滤;
(7)泄水装置;
(8)顺序阀;
(9)致裂单元;
(10)封隔器;
(11)印模器或钻孔成像设备;
(12)标准压力表和压力变送器;
(13)标准流量表和流量变送器;
(14)连接配件;
(15)安装工具等。
测试步骤:
(1)标定测试系统,确保测试数据的准确性和可靠性。
(2)检查测试系统,要求每个接头不得有点滴泄漏。
(3)选择试验段,要求钻孔完整、孔壁光滑、孔径一致。
(4)下放设备:用钻杆或钢丝绳将串联封隔器等测试设备放置至测试深度。
(5)座封:通过井下单回路换向装置或双回路加压系统缓慢加压串联封隔器,使其膨胀并与孔壁紧密接触,形成压裂试验段。若采用双回路加压系统,应跟踪监测压裂过程中座封压力的变化。
(6)压裂:启动高压泵以恒定流量向压裂试验段注压,同步采集压力数据并实时显示压裂曲线。
(7)关泵:依据压裂曲线判断破裂产生或原生裂隙张开后即可关泵,观测破裂面渐趋闭合过程中压力变化。
(8)卸压:压裂缝闭合后,压力下降渐趋缓慢,并最终保持稳定后完全卸压,使压力管路与大气连通,完成压裂循环。
(9)循环加压:在测试过程中,通常按本条6~8款继续进行3~5个加压、卸压循环,以便取得合理的应力参量以及准确判断岩石的破裂和裂缝的扩展状态。
(10)解封:压裂完毕后,通过控制系统解除封隔器内压力,封隔器收缩恢复原状,提至地面。
(11)印模:下放定向印模器并加压至裂缝被重新张开,印模器表面的软橡胶挤入裂缝,使胶筒表面留下裂缝印痕,据此判定地应力方向。
现场照片:
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