[發明專利]一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 202110455630.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113188913B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 劉杰;李運舟;宋瑞;孫榮琪;楊浩宇;石謙;杜卓興;陳子悅;汪巖松;郭建祥;孫濤;黎照;李政
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N1/36;G01N1/28
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 焦磊

本發明公開一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置及試驗方法，裝置包括裝置主體和位于裝置主體頂部的頂部蓋板，所述裝置主體內開設有用于放置巖樣的巖樣放置區，巖樣與裝置主體內壁之間開設有用于灌注自膨脹材料的荷載區；另外本發明還公開相應的試驗方法；本發明針對傳統水壓致裂測地應力過程會因卸荷效應產生誤差的問題，提出了一種可獲取誤差的比尺模型試驗裝置及方法，可為今后地應力測量提供重要的技術支撐。

技術領域

本發明涉及水壓致裂法、地應力測量技術領域，具體地指一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置及試驗方法。

背景技術

高地應力是深部地下工程中的普遍賦存環境之一，原位地應力的數值對于地下工程建設時的施工設計有著決定性的影響。在獲取精確地應力的基礎上進行的支護設計能更大程度地降低工程事故風險。水壓致裂法已成為最主要的地應力測量和頁巖氣開采手段，應用前景十分廣泛。但水壓致裂法測量的實際是鉆孔后的地應力，未考慮圍巖卸荷的影響，即測量行為本身對地應力數值造成了影響，這造成了實際測量地應力與初始地應力存在一定誤差。因此，為測取水壓致裂法的施作誤差并進行修正，有必要提出一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置及試驗方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置及試驗方法，使用比尺模型試驗，實現在室內使用模型裝置蓄存地應力，并進行鉆孔、壓裂步驟，獲取測量行為對應力數值的影響，為更精確獲取地應力數據提供方法手段。

本發明為解決上述技術問題，所采用的技術方案是：一種獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置，包括裝置主體和位于裝置主體頂部的頂部蓋板，所述裝置主體內開設有用于放置巖樣的巖樣放置區，巖樣與裝置主體內壁之間開設有用于灌注自膨脹材料的荷載區。

優選地，所述裝置主體頂部兩側與角鋼滑槽底部固定連接，所述角鋼滑槽頂部與頂部蓋板滑動配合。

優選地，所述荷載區包括豎向荷載區、側向荷載a區、側向荷載b區、側向荷載c區和側向荷載d區，所述豎向荷載區位于裝置主體底部，所述側向荷載a區、側向荷載b區、側向荷載c區和側向荷載d區分別位于裝置主體四個內側壁。

優選地，所述巖樣放置區處于荷載區中部，所述巖樣放置區與豎向荷載區之間布置有用于擱置巖樣的鋼片。

優選地，所述自膨脹材料包括氧化鈣、生石膏、細砂、高鋁水泥和水；

優選地，所述自膨脹材料根據內部氧化鈣含量的不同分為自膨脹材料a、自膨脹材料b、自膨脹材料c；所述豎向荷載區內灌注自膨脹材料c；所述側向荷載a區和側向荷載c區內灌注自膨脹材料a；所述側向荷載b區和側向荷載d區內灌注自膨脹材料b。

優選地，所述頂部蓋板頂面開設有預鉆孔和穿線孔。

優選地，所述預鉆孔內放置有花崗巖質封堵塊。

優選地，所述巖樣的側面和底面布置有壓力傳感器，所述壓力傳感器的連線從穿線孔連接到裝置外部。

另外，本發明還公開上述獲取水壓致裂測地應力的誤差的裝置的試驗方法，它包括如下步驟：

步驟1)：組裝：將調配好的自膨脹材料c灌注到豎向荷載區內，灌注頂部表面與鋼片平齊，將巖樣放置到巖樣放置區內，巖樣底部與鋼片接觸，將調配好的自膨脹材料a灌注到側向荷載a區和側向荷載c區內，將調配好的自膨脹材料b灌注到側向荷載b區和側向荷載d區內，將花崗巖質封堵塊放置到預鉆孔內之后，將頂部蓋板推入角鋼滑槽內；

步驟2)：監測：組裝完畢后，開始監測壓力傳感器的數據，待監測壓力穩定后，分別記錄豎向荷載區的豎向應力σ_v、側向荷載a區和側向荷載c區的平均側向應力σ₁、側向荷載b區和側向荷載d區的平均側向應力σ₂；