水壓致裂法地應(yīng)力測試儀

《水壓致裂法地應(yīng)力測試儀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、水壓致裂法地應(yīng)力測試儀由于水壓致裂法能在深鉆孔中測量巖石應(yīng)力并且具有花費較少的優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。測量原理表明，水壓致裂應(yīng)力測量過程中的一些特征壓力點，如破裂壓力Pb、重張壓力Pr、關(guān)閉壓力Ps等與巖石應(yīng)力有關(guān)。由于對于誘發(fā)破裂的產(chǎn)生、閉合及重張的機(jī)制還不十分了解，因此有幾種準(zhǔn)則的公式用于巖石應(yīng)力的計算。對于破裂性態(tài)的研究已作了很多理論和實驗工作。雖然實驗室實驗有它的優(yōu)點，但也有其局限性，如尺寸效應(yīng)。大尺度水壓致裂過程中破裂性狀的研究是非常重要的。本著這一觀點，原地水壓致裂試驗選擇在具有很少自然節(jié)理的均勻巖體位置段進(jìn)行。實驗過程1．儀器及設(shè)備采用了雙回路水壓致裂應(yīng)力測量系統(tǒng)進(jìn)行原地應(yīng)力

2、測量。其主要儀器設(shè)備包括：●高壓泵，其最大壓力為35Mpa?！駜δ芷?。●流量計?！駜蓚€壓力傳感器，一個在地面，一個在井下?！駜蓚€壓力表?！窀邏汗芗案邏很浌?。●跨接式封隔器?！褡詣淤Y料記錄系統(tǒng)，用于記錄及監(jiān)測壓力及流量的同步變化。●帶定向器的印模封隔器。2．測量過程（1）根據(jù)地質(zhì)編錄及地質(zhì)柱狀圖、巖芯及井徑測井資料選取鉆孔測試段。（2）將封隔器安置在預(yù)期的試驗段。（3）對試驗段進(jìn)行測漏試驗。（4）破裂試驗。對于快速和慢速壓裂試驗來說，就是將水以快速或慢速泵入測試段，以使測試段增壓，直到壓力達(dá)到Pb時產(chǎn)生“破壞”。當(dāng)測試段井壁水壓張破裂產(chǎn)生時停泵并打開閥門迅速將水返出。對于套管試驗來說，則是將一個

3、單一的封隔器設(shè)置在測試段，然后使封隔器膨脹向孔壁加壓。加壓到超過“破壞”壓力，以便在孔壁產(chǎn)生破裂。“破壞”壓力可由鄰近測試段的快速或慢速壓裂試驗得到。（5）破裂重張及關(guān)閉壓力。再次將水泵入測試段，使之增壓到使誘發(fā)張破裂重新張開。使破裂重新張開的壓力叫重張壓力Pr。當(dāng)壓力趨于穩(wěn)定時停泵。我們可以從壓力隨時間的變化曲線上得到關(guān)閉壓力Ps。重張和關(guān)閉試驗通常要重復(fù)3-5個回次，以確保得到好的資料。為了精確地確定關(guān)閉壓力，有時我們還要作慢速排水試驗或并下關(guān)閉試驗。慢速排水試驗是在停泵時立即將測試段的水慢慢地排出，同時記錄返回流量與壓力隨時間的變化。井下關(guān)閉試驗是，當(dāng)停泵時，井下開關(guān)立即關(guān)閉，以觀測井下

4、壓力隨時間的變化情況。（6）流量-壓力試驗（P-Q試驗）。在破壞回次以后的回次中，當(dāng)以穩(wěn)定的流量泵人封隔段（試驗段）時，試驗段的壓力也趨于穩(wěn)定。進(jìn)行壓力隨流量變化的實驗也是為了確定關(guān)閉壓力Ps。水壓致裂地應(yīng)力測試設(shè)備技術(shù)升級改造主要完成單位長江水利委員會長江科學(xué)院主要完成者尹健民、艾凱、劉元坤、景鋒、鄔愛清、羅超文、肖本職成果摘要該項目重點對傳統(tǒng)水壓致裂法地應(yīng)力測試設(shè)備的硬件系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造，使加壓系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳感元件等整套設(shè)備的性能與精度達(dá)到地應(yīng)力測試、高壓壓水和水壓劈裂試驗的國際技術(shù)規(guī)范的要求；引入數(shù)字化光學(xué)鉆孔攝像系統(tǒng)，實現(xiàn)了鉆孔攝像并智能判讀鉆孔裂隙產(chǎn)狀，解決了測試深度區(qū)間的精確定位和

5、破裂縫驗證的難題；實現(xiàn)了測試壓力與流量數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集，達(dá)到實時監(jiān)控測試過程的目標(biāo)，形成易于處理的數(shù)據(jù)文件與測試曲線。該成果（設(shè)備）主要技術(shù)參數(shù)：1數(shù)字化光學(xué)鉆孔攝像系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：彩色模式：32位彩色；分辨率：0.1ｍｍ；精度：0.6ｍｍ；最大深度：500ｍ；觀測速度：0~2cm／s。2傳統(tǒng)水壓致裂法硬件系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)：最大壓力：40Mpa；最大流量：10L／min、120L／min；測試深度：1000ｍ。經(jīng)升級改造后的水壓致裂法地應(yīng)力測試設(shè)備，可以準(zhǔn)確測量復(fù)雜地形地貌區(qū)的深孔地應(yīng)力場，解決地下洞室和邊坡支護(hù)工程的安全穩(wěn)定性問題，為水利水電、鐵路、交通、西部開發(fā)等工程設(shè)計施工和

6、地質(zhì)災(zāi)害治理提供必備的科學(xué)依據(jù)，最大限度地避免巖石工程的失誤以及地質(zhì)災(zāi)害造成的人民生命財產(chǎn)的重大損失，并指導(dǎo)工程設(shè)計及其優(yōu)化以節(jié)省工程投資，具有直接經(jīng)濟(jì)效益與顯著社會效益。自2002年以來，升級后的測試系統(tǒng)已經(jīng)在四川金康水電站、深圳抽水蓄能電站、云南烏東德水電站等水電工程和寧波~福州鐵路、武漢~廣州高速鐵路、滬蓉高速公路等10余個重點交通工程，以及英國石油公司珠海地下儲氣庫、北香港島排污工程和馬來西亞BAKUN水電站等國際工程的地應(yīng)力專項研究中成功競標(biāo)，項目成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。