水压致裂法地应力测试系统

    地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，是引起地下工程变形和破坏的根本作用力，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。对地下工程来讲，随着埋深的不断增加，地应力的作用表现得越来越明显。查清地下工程围岩地应力的大小和方向，进行合理的设计、开挖与支护，不仅可以显著提高工程稳定性，避免灾害发生，而且可节约大量支护和维修费用，显著提高地下工程的经济效益。

    由于地下工程的复杂性和地下空间形状的多样性，利用解析法进行工程稳定性的分析和计算几乎是不可能的。随着高速计算机的应用和各种数值模拟方法的发展，使地下工程成为一门可以进行定量设计和分析的科学，但所有的计算及分析都须在掌握地应力分布状况的前提下进行。

    产生地应力的原因十分复杂，也是至今尚不十分清楚的问题。40多年来的实测和理论分析表明，地应力的形成主要与地球的各种内动力地质作用和外动力地质作用有关并受其影响。地应力场属于非稳定应力场，它在空间的分布极不均匀，且随着时间的推移不断变化。迄今为止，地应力场还很难用函数形式来表达，要了解一个地区的地应力状态，唯一的方法就是首先进行原位地应力测量。

    近五十年来，地应力测量得到了大力发展，测量方法足有二十多种，测量仪器上百种。其中，应力解除法和水压致裂法是国际岩石力学学会于2003a新推荐的两种地应力测量方法。从理论上讲，水压致裂法没有测试深度限制，特别适合于在地下工程的初期勘探阶段应用，也可以用于隧道、煤矿等地下工程中地应力测试。

    一、水压致裂地应力测试系统包含以下部分

    1.高压泵

    高压泵采用进口汽油泵，不需要电，方便野外使用。最高压力50Mpa,流量每分钟15升。也可以选配电动泵，压力50或35MPa,电压：380伏。如果测试深度小，也可以选配25MPa的汽油泵。井下可以选用便携式气动泵，压力50MPa,流量每分钟5升,重量大概30公斤左右。

    2.数据采集仪

    我公司数据采集仪采用进口数据采集器，采集数据稳定，耗电少，轻便，适合野外使用。数据采集器在岩土监测、气象观测等行业有良好的使用口碑。

    3.封隔器

    用于水压致裂试验或钻孔压水试验，以及其他需要提供封堵压力的试验。易于座封和解封，具有优异的耐疲劳性能。可根据钻孔尺寸加工，耐高压，封堵压力可达60MPa,操作简单，施工方便。

    4.电子定向仪

    用于在水压致裂地应力测试中测试裂缝的方向，方位：360度，精度：0.1度

    5.压力控制系统

    压力控制系统主要用于给封隔器及测试段加压，卸压，给印模器加压，卸压，最大压力：60MPa,流量：15L/Min

    6.印模器

    用于水压致裂地应力测试中印裂缝，与封隔器结构相同，差别是在封隔器密封胶筒外贴上一层流变性好的橡胶。为使在印膜上产生清晰裂痕印迹，必需有一定时间让橡胶膜产生塑性流动，形成印痕。易于座封和解封，具有优异的耐疲劳性能。可根据钻孔尺寸加工，耐高压，封堵压力可达60MPa。

    二、我公司水压致裂地应力测试系统特点

    1.提供两种测试方式

    （1）第一种双回路测试

    双回路测试结果可靠，测试方法简便，通过高压胶管给封隔器加压，钻杆给测试段加压，给封隔器可以加水压，也可以加气压，气压方便封隔器卸压，水位低的干孔中也可以使用。

    （2）第二种推拉开关单回路测试

    使用推拉开关，先给封隔器加压，当加压完成后，推到测试段位置，给测试段加压，测试完成后，上提钻杆，可以给封隔器卸压。

    2.不同方向钻孔都可以测试

    我公司的水压致裂系统可以测试各个方向的钻孔，除了垂直方向，也可以测试水平方向，倾斜钻孔也可以测试，如果需要用水压致裂三孔交汇法测试三维地应力，也可满足测试需要。

    3.有卸压装置，干孔也可测试

    有卸压装置，测试完可以卸掉封隔器或印模器中的压力，在水位比较低的干孔中也可以测试。

    4.可以配置不需要电源的系统，适合野外使用

    如果采用汽油驱动高压泵，不需要电源，适合没有电的野外场合使用。