地应力测量方法概要.doc

地应力测量方法 目前，我所地应力测量主要采用四种方法进行，分别为基于钻孔的深孔套芯解除法、深孔水压致裂法和基于岩芯的差应变法、滞弹性恢复法。其中套芯法测试精度最高，水压致裂法次之，但套芯法测试周期长，建议根据项目需求选择合适地段进行测试。几种测试方法可以联合使用，综合比对各种方法的测试结果，最终确定测试钻孔的地应力状态及规律。 一、实验参数 ① 深孔套芯解除法 应变、弹性模量 ② 深孔水压致裂法 应力 ③ 岩芯的差应变法 声波波速、应力 ④ 岩芯的滞弹性恢复法 应变、时间 二、实验仪器设备及技术参数 ① 深孔套芯解除法 2006型-深孔套芯地应力测量仪是中国地质科学院地质力学研究所研制的深孔专用地应力测量仪（实物见图2和图3），包括井下专用空心包体探头和井下应变记录仪，另外还有配套的井下专用安装工具，在青藏铁路沿线、南水北调西线和西气东输等国家重大工程中得到应用。 图2 中国地质科学院地质力学研究所2006型-深孔套芯地应力测量仪 a b c 图3 井下应变记录仪（深孔型外壳为无磁不锈钢） a.井下应变记录仪操作面板；b.36Ф全应力测量探头;c. 井下应变记录仪分解图 KB-2006-J型井下专用空心包体探头，是我所获地质部科技成果一等奖的KX－81型空心包体全应力计的基础上改进发展的全应力测量探头，12个120Ω箔式应变片（三组90°、0°、±45°应变花，呈径向120°排列），一次测量即可获得该点的三维应力。水下胶为丙烯酸树脂或可水下低温固化的双组份环氧树脂两种，下井前配好，适应期2小时。 KB-12-J型应变仪是智能数字采用目前最先进的微处理器芯片和Flash存贮器及独立知识产权的电子开关技术研制开发的技术先进、方便实用的智能数字应变仪。主要特点是：外壳采用高强度不锈钢和高强度钢化玻璃视窗，端面密封圈防水结构耐静水压40MPa；②独立微功耗电子定时器，可按事先设定的时间定时启动主机，一次充电可在井下定时待机数月，连续采集工作时间＞20小时；③1秒12小时采集控制时间间隔；RS232C接口可以实事后通讯简明快捷的人机对话窗口，利用主机或PC双向设置控制；理想实用的PC处理软件--多点曲线实时显示同时生成数据文件，σ-ε曲线自动生成。除此之外为满足不同用户需要还设计了功能丰富的隐含菜单。主要技术指标 精度：测量值的± 0. 1%±1个字； 分辩度：1个με； 量程: ±19999με； 供桥电压：2.4VV； 灵敏系数：0.001~999.999数字设置； 适用电阻应变片阻值:60Ω~1000Ω； 平衡方式：自动； 平衡范围：±6000με； 存贮空间：主机32K字节；当实时通讯时为海量存贮； 通信方式：和事后传输； 采集速率：1秒/点； 测量点数：16软件操作平台：Windows98/2000/XP系统； 软件特性:曲线显示/文件存贮/σ-ε曲线生成等功能; 电源：; （16）体积重量：×280 mm,重约2.5Kg; 工作环境：0-85℃，1000米以主要技术指标 精度：； 分辩度：1； 量程: ； 供电压：； 通信方式：传输； 采集速率：/秒； 软件操作平台：Windows98/2000/XP系统； 软件特性:曲线显示/文件存贮/σ-曲线生成等功能; 体积重量：Kg; （10）工作环境：0-100℃，00米以 ③ 岩芯的差应变法 岩芯差应变压力容器是中国地质科学院地质力学研究所研制的岩芯差应变地应力测量仪器，与地质力学研究所古地磁实验室的美制立式2G－755R超导磁力仪、美制TD－48热退磁炉联合测试。目前，地应力测量实验室已应用岩芯差应变地应力测试技术在油田领域完成7个2000米以上测孔的地应力测量工作（见图5和图6）。 图5 差应变测试岩芯 图6 差应变测试成果 主要仪器和设备： （1）试验压力容器； （2）加载设备：德国产-200压力试验机； （3）记录设备：数字16通道电阻应变仪； （4）多通道数字记录仪； （5）多通道高精度超声波仪； （6）美制立式2G－755R超导磁力仪； （7）美制TD－48热退磁炉。 主要技术指标精度：； 分辩度：； 量程: ； 供电压：； 采集速率：/秒； 软件操作平台：Windows98/2000/XP系统； 软件特性:曲线显示/文件存贮/σ-曲线生成等功能; 体积重量：Kg; （9）工作环境：0-100℃； （10）岩芯加工精度：小于0.02mm。 ④ 岩芯的滞弹性恢复法 试验涉及的仪器设备主要有数据采集仪、数据接收机、保温设备、应变传感器及其辅助设备，如下图为我所自行研制的滞弹性地应力测试仪及试验照片。 图7 地质力学所36