[发明专利]岩体地应力测量方法及抗拉强度均匀性测定方法

说明书

本发明公开了一种岩体地应力测量方法及抗拉强度均匀性测定方法，地应力测量方法先在测试位置施工水平钻孔，接着将若干压裂装置置入水平钻孔内，各压裂装置压裂方向不同，然后控制各压裂装置自孔里部至孔外部依次工作，压裂岩体，并记录所施压力；再根据水平钻孔各压裂装置的裂缝开启时记录的开启压力求解水平主应力、竖向主应力以及水平主应力方向；再在测试位置施工垂直钻孔；最后重复压裂即可测量垂直于钻孔方向平面内的最小水平主应力、最大水平主应力和最小水平主应力方向。只需一次放置就可以测定压裂多个方向所需要的孔内压力，避免了多次放置装置引起的测量误差；孔内岩体压裂位置可预先设置并可灵活控制，提高了测量的定向性和针对性。

技术领域

本发明属于地质力学和岩石力学与工程技术领域，特别是涉及一种岩体地应力测量方法及抗拉强度均匀性测定方法。

背景技术

岩石是地球表层的物质，在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因使地壳物质产生了内应力效应，这种应力称为地应力。地壳内的应力活动是使地壳克服阻力、不断运动发展的原因；地壳各处发生的一切形变，如褶皱、断裂等都是地应力作用的结果。

地应力是引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力。因此，测定地应力是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。另外，地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料的储存、岩爆、煤和瓦斯突出、地球动力学的研究等具有重要意义。

目前测量地应力的方法有水压致裂法、扁千斤顶法、刚性包体应力计法和声发射法等直接测量法，还有全应力解除法、局部应力解除法和地球物理方法等间接测量法。其中测量地应力最准确的是水力压裂法，但水力压裂法具有闭合压力、重张压力准确识别困难，主应力方向定不准等问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种压裂位置灵活可控、测量定向性和针对性好的岩体地应力测量方法及抗拉强度均匀性测定方法。

本发明提供的这种岩体地应力测量方法，包括如下步骤：

S.1、在测试位置施工水平钻孔；

S.2、将若干压裂装置置入水平钻孔内，各压裂装置压裂方向不同；

S.3、控制各压裂装置先后工作，压裂岩体，压裂顺序为自孔里部至外部，并记录所施压力；

S.4、根据水平钻孔各压裂装置的裂缝开启时记录的开启压力求解水平主应力σ_h、竖向主应力σ_v以及水平主应力方向α；

S.5、在测试位置施工垂直钻孔；

S.6、将若干压裂装置置入垂直钻孔内，各压裂装置压裂方向不同；

S.7、重复步骤S.3，根据垂直钻孔各压裂装置的裂缝开启时记录的开启压力求解最小水平主应力、最大水平主应力和最小水平主应力方向。

所述压裂装置包括压裂盘和液压缸；压裂盘为圆弧盘，一对压裂盘相对布置围成压裂圆环，两压裂盘的拼接面为压裂方向；一对液压缸并列置于压裂圆环内、活塞端与同一压裂盘相连、缸体端与另一压裂盘相连。

所述压裂盘的外端面设有压裂锯齿；一对所述液压缸通过同一液压站驱动。

所述水平钻孔内自里部至外部依次设置三个所述压裂装置，分别为里部压裂装置、中部压裂装置和外部压裂装置；里部压裂装置的压裂方向为θ₁，中部压裂装置的压裂方向为θ₂，外部压裂装置的压裂方向为θ₃。

在所述S.4中，