[发明专利]一种基于水压致裂法确定渗透性岩体最大水平主应力的方法

说明书

本发明公开了一种基于水压致裂法确定渗透性岩体最大水平主应力的方法，包括计算未经修正的最大水平主应力Ssubgt;H0/subgt;和最小水平主应力Ssubgt;h0/subgt;，根据水压致裂法所需的测试段深度h，取对应测试段的岩心制成标准测试试样，获得标准测试试样的体积V、试样截面积A、岩石孔隙率np以及岩石饱和密度ρ，获得标准测试试样加载应力σ和轴向应变εsubgt;1/subgt;、环向应变εsubgt;2/subgt;、体积应变εsubgt;v/subgt;的关系曲线，获得泊松比υ，最后确定修正后的最大水平主应力的修正Ssubgt;H/subgt;。本发明在传统水压致裂法的基础上，考虑了岩体内部裂隙气和裂隙水的影响，并结合室内岩石试验，对传统水压致裂法计算结果进行了修正，提高了渗透性岩体最大主应力数据的准确性和真实性。

技术领域

本发明涉及岩石断裂力学领域，尤其涉及一种基于水压致裂法确定渗透性岩体最大水平主应力的方法。

背景技术

传统水压致裂法是一种能够测量深部地应力的有效方法，具有非常突出的优点：如无需知道岩体的力学参数，并且设备简单，操作方便，可在任意深度进行连续或重复测试等，因此在工程实践中应用广泛。但是目前水压致裂法地应力的求解过程是基于试验区域为低渗岩体的背景下开展的，如SL/T 264-2020《水利水电工程岩石试验规程》中规定了水压致裂法适用的岩体渗透性不宜大于1lu。对于广泛存在的渗透性岩体，现有的水压致裂求解方法则表现出了极大的局限性，如何解决非完整岩体的水压致裂法地应力量值正确求解成为进一步提升工程应力测试的关键。

目前关于水压致裂法地应力计算的修正研究主要集中在测试系统本身的控制，如系统柔性影响、加载速度、曲线判定方式等对测试结果的影响。针对渗透性岩体的破裂压力计算，相关科研人员通过推导得出了破裂压力的下限值，但是无渗透状态下的理论解和渗透状态下的理论解无法进行统一描述。与此同时，由于水压致裂实际测试过程中的岩芯具有明显的区域变异性，钻孔中构造、变化复杂，因此破裂压力理论解中的岩芯泊松比和Biot系数等参数需要结合水压致裂的实际进行确定，现有的计算方法对Biot系数的确定方法较为复杂，无法满足水压致裂实际测试的需要。因此，有必要结合水压致裂的实际测试的特点，开展针对性的岩芯泊松比和Biot系数测试，并基于渗透性岩体的实际的特点，设计新的渗透性岩体最大水平主应力的方法。

发明内容

本发明为了解决以上问题，提供了一种基于水压致裂法确定渗透性岩体最大水平主应力的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于水压致裂法确定渗透性岩体最大水平主应力的方法，包括以下步骤：

步骤1，通过水压致裂法测得岩体测试段的破裂压力P_b，岩体的瞬时关闭压力P_s，岩体重张压力P_r，岩体中孔隙压力P0，并计算未经修正的最大水平主应力S_H0和最小水平主应力S_h0；

步骤2，根据水压致裂法所需的测试段深度h，取对应测试段的岩心制成标准测试试样；

步骤3，获得标准测试试样的体积V、试样截面积A、岩石孔隙率np以及岩石饱和密度ρ；

步骤4，将标准测试试样放置到三轴压缩试验装置中进行等向压缩试验，获得加载应力σ和轴向应变ε₁、环向应变ε₂、体积应变ε_v的关系曲线；

步骤5，根据加载应力σ和体积应变ε_v的关系曲线，并基于遗传算法获得Biot系数α；

步骤6，获得泊松比υ；

步骤7，将得到的Biot系数α和泊松比υ带入如下公式确定修正后的最大水平主应力的修正S_H