水压致裂数据表说明
室内水压致裂实验的断裂力学分析
当 围压各 向相 等（ ＝ ＝Ｐ 乐 ） 且无 孔 隙压 时 ，上 式 可简化 为
Ｐｂ＝ ２ Ｐｔ ￣
，＋Ｔ （ ２ ） Nhomakorabea １ ． ３ 考虑 多孔 弹性 效应 的线 弹 性模型
Ｈ ａ ｉ ｍ ｓ ｏ ｎ 与Ｆ ａ ｉ ｒ ｈ ｕ ｒ ｓ ｔ （ １ ９ ６ ７ ；１ ９ ７ ０ ）将多孔弹性性质加进 了考虑范畴，破裂压力值计 算 式转 化 为
（ Ｐ ） ＝ Ｐ 瓶× 厂 ｐ ㈢
内的非均 匀分 布压 力值 可 以合 并后 代入 运算 。则破 裂压 力值 计算 式为
（ ７ ）
式中， 厂 ｐ 为相应荷载下无量纲裂纹长度的 特定函数， Ｐ 分别用相对应的荷载类型代替。 裂纹
Ｋ＝ （ ４ ）
其中， 为临界应力强度因子 （ 是材料 的一个固有参数，单位ＭＰ ａ ￣ － ｍ）， 达到此临界值时裂
纹 便 开始扩 展 。
Ａ ｂ ｏ ｕ — Ｓ ａ ｙ ｅ ｄ 等（ １ ９ ７ ８ ）从断裂力学层面对水压致裂进行了分析， 他们假定无限介质 中存
在 两个 对称 的 由 中空孔 沿径 向向外延 伸 的裂纹 。等 围压 下破 裂压 力值 由式（ ５ ） 计 算
可将水 压致 裂 的几种 孔压 计算 基本 模 型归纳 为如 下三 大类 ： 不 考虑 多孔 弹性 的线 弹性 模型 ； 考 虑 多孔 弹性 的线弹 性模 型 ； 断裂 力学模 型 。
１ ． ２线 弹性 方法
Ｈｕ ｂ ｂ ｅ ｒ ｔ和 Ｗｉ ｌ ｌ ｉ ｓ （ １ ９ ５ ７ ）所用 的经 典线 弹性 方法 是用 解析 解法 分析 无 限大空 间圆形 孔 洞 的受力 情况 ，其 所作 的假 设如 下 ：
水压致裂法在隧道地应力测试中的应用_张雄锋
τｒθ =0 由式 (2)可得出如图 1(ｂ)所示的孔壁 Ａ、Ｂ两点
及其对称处 (Ａ′, Ｂ′)的应力集中分别为
σＡ =σＡ′ =3σ2 -σ1
(3)
σＢ =σＢ′ =3σ1 -σ2
(4)
若 σ1 >σ2 , 由于圆孔周边应力的集中效应则 σＡ
<σＢ。因此 , 在圆孔内施加的液压大于孔壁上岩石所
(5)
再进一步考虑 岩石中所 存在的孔 隙压力 Ｐｏ, 式
(5)将为
Ｐｂ =3Ｓ2 -Ｓ1 +Ｔｈｆ -Ｐｏ
(6)
在垂直钻孔中测量地应力时 , 常将最大 、最小水平
主应力分别写 为 ＳＨ 和 Ｓｈ。 当压裂 段的岩 石被压 破
时 , Ｐｂ可用下列公式表示
Ｐｂ =3Ｓｈ -ＳＨ +Ｔｈｆ -Ｐ0
ＺｈａｎｇＸｉｏｎｇｆｅｎｇ
摘 要 利用水压致裂法对某隧道的地应力进行测试 , 并对测试结果进行了详细分析 , 查清了该隧 道最大水平主应力大小及方向 , 对隧道走向和洞室开挖形状提出了较为科学合理的建议 。
关键词 水压致裂法 应力 走向 隧道 中图分类号 :Ｕ456.3 文献标识码 :Ｂ
根据设计要求 , 测试主要在 91段进行 。 成功完 成了水压致裂法地应力测量点 7个 , 应力方向测量点 3个 。
水压致裂法
水压致裂法
水力压裂法（hydrofracturing method）又称水压致裂法。
一种绝对地应力测量方法。
测量时首先取一段基岩裸露的钻孔，用封隔器将上下两端密封起来；然后注入液体，加压直到孔壁破裂，并记录压力随时间的变化，并用印模器或井下电视观测破裂方位。
根据记录的破裂压力、关泵压力和破裂方位，利用相应的公式算出原地主应力的大小和方向。
水力压裂技术的运作如下，把水，砂子和化学试剂的混合液高压泵入地层深处的岩石，打开小的缝隙以允许石油和天然气更流畅的流到钻井口。
水平钻探首先是垂直向下一英里或更深开一个钻井，然后再朝水平方向同样以一英里或更长的距离打开另外一个钻井。
这样一来，水平钻探便能进入大面积区域的储油岩石。
水压致裂煤层裂缝发育特点的研究
水压致裂煤层裂缝发育特点的研究水压致裂是一种常用的提取煤层气的技术，通过注入高压水使煤层发生裂缝，以增加煤层的渗透性和可采性。
研究水压致裂煤层裂缝的发育特点对于优化水压致裂工艺、提高采气效果具有重要意义。
本文将从裂缝类型、裂缝发育规律、裂缝扩展方向等方面来解释水压致裂煤层裂缝的发育特点。
水压致裂煤层裂缝的类型主要有张裂缝、剪裂缝和混合裂缝。
张裂缝是由于煤层受到水压作用而产生的垂直于水压方向的裂缝，其主要作用是增加煤层的渗透性和储集空间。
剪裂缝是由于煤层受到剪切力作用而产生的平行于剪切力方向的裂缝，其作用是增加煤层的渗透性和增强气体的运移能力。
混合裂缝则是张裂缝和剪裂缝的混合形式，同时具有增加渗透性和增强气体运移能力的作用。
水压致裂煤层裂缝的发育规律主要有两个方面。
一是裂缝发育的受限性。
水压致裂煤层裂缝的发育受到煤层物性和地应力等因素的制约，煤层物性越差、地应力越大，裂缝发育的受限性就越明显。
二是裂缝发育的可变性。
水压致裂煤层裂缝的发育不仅受到地应力的作用，还受到煤层中存在的天然裂缝、构造面等因素的影响，使得裂缝的发育具有一定的可变性。
水压致裂煤层裂缝的扩展方向也有一定的规律。
一般情况下，张裂缝的扩展方向与地应力方向呈现垂直关系，即张裂缝沿着最大有效应力方向发展。
而剪裂缝的扩展方向则与地应力方向呈现平行关系，即剪裂缝沿着最大剪应力方向扩展。
水压致裂煤层裂缝的发育特点主要包括裂缝类型的多样性（张裂缝、剪裂缝和混合裂缝）、发育规律的受限性和可变性，以及裂缝的扩展方向与地应力方向的关系。
研究水压致裂煤层裂缝的发育特点对于优化水压致裂工艺、提高采气效果具有重要意义。
水压致裂法的应用成果结果
水压致裂法测量地应力院系：地科院姓名：陆凯学号：201622000064提交日期：2016年11月27日摘要：水压致裂法在地质工程中广泛于测量地应力。
传统的水压致裂法理论是建立在弹性力学平面应变理论的基础之上的,用于测量地质条件简单的情况下的二维地应力,但是传统水压致裂法的由于存在许多不足,因此再次出现了提出了三维地应力测量理论,采用最小主应力破坏准则进行水压致裂法三维地应力测量,对地质条件比较复杂的地区可以用该方法进行测量,但是还需要进一步的改进。
传统的水压致裂法理论和三维地应力测量理论各有优缺点。
关键词：地应力测量传统水压致裂法三维地应力测量理论最小主应力水压致裂法是测量]3-1[地壳深层岩体地应力状态的一种有效方法,对地应力测量的测试原理基于三个基本假设:(1)地壳岩石是线性均匀、各向同性的弹性体;(2)岩石为多孔介质时,流体在孔隙内的流动符合达西定律;(3)主应力方向中有一个应力方向与钻孔的轴向平行。
向封闭的钻孔内注入高压水,当压力达到最大值P f后,钻孔井壁会发生破裂导致井内压力下降,为维持裂隙保持张开状态,孔内压力最终会达到恒定值,不再注入后,孔内压力迅速下降,裂隙发生愈合,之后压力降低速度变慢,其临界值为瞬时关闭压力P s,完全卸压后再重新注液,得到裂隙的重张压力P r以及瞬时关闭压力P s,最后通过由仪器记录裂缝的方向。
一、传统的水压致裂法传统的水压致裂法]8-4[应力测量理论和方法是建立在弹性力学平面应变理论的基础之上的,它的前提是原地应力场中的两个主应力方向构成一个平面,而第三个主应力是与这两个主应力垂直的。
利用一个铅直井孔进行水压致裂应力测量得到两个水平主应力的大小和方向,而垂向主应力的值是由岩石的密度按静岩压力计算得出。
传统水压致裂法采用最大单轴张应力的破裂准则,没有考虑轴向应力δz和径向应力δs对孔壁四周围岩的约束效应。
切向应力δ0随液压P w不断增大,由压应力转变为张应力状态,再由张应力逐渐增大达到围岩抗拉强度T,井壁四周围岩沿剪切方向产生破裂。
第三部分：水压致裂法及原生裂隙水压致裂法
假设裂 隙方 向持续 背离钻孔 ，用于应 力计算 的裂 隙可 由钻孔壁 的描 绘得到 。 为了确定全应 力 张量 ，ＨＴ Ｆ方 法理 论上需要 作用在 原生 非平行 裂缝 上的最少 ６组测 Ｐ
量 ，而且 与上 覆岩 体重 量相 等 。
３ ．目前 水 压致裂 法 的适用 范 围 已被 拓 展得 更 宽 ，即产 生 了原生 裂 隙水压 致裂法 （ Ｐ ＨＴ Ｅ 法 ）［。 Ｐ ３ ＨＴ Ｆ法 能够估 算 全应 力张 量 （ １ ６个 分量 ） ，并且 不涉及 钻孔 方 向和材 料属 性等 参数 。
条件 允许 时 ，应将 两种 方法 （ Ｆ Ｈ 、ＨＴ Ｆ Ｐ ）结 合使 用 ， 以取 得更 好 的测试 结果 。
４ ．ＨＦ和 ＨＴ Ｆ法通 常作 为大 型地 下 结构 工程 场地条 件 描述 的一 部分 工作应 用于 石油 、 Ｐ
地热 领域 以及 科学 研究 深部 钻探 中 。
２ 测试 方法简介
细节 及实 例 。
２ ．水压 致 裂法 （ Ｆ）是一 种测 得地 壳 原地 应力 的场地 钻孔 试验 方法 ，这种 方法 也被称 Ｈ
之为 水力 压裂 法 、水力 裂缝 法 ，有 时也称 作微 裂 隙法 。ＨＦ起 源于 最初 发展 于石 油工业 中通
过增 加钻 孔壁 岩体 孔 隙及渗 透性 来提 高石 油产 量 的技术 。 关于 水压 致裂 方法 的详 细历 史 以及 对测 试设 备 、装 置 、测试 数据 的解释 和 原地 应 力的推 导 的完整 描述 可见 于 Ｈ ｉ ｏ Ｂ所 著 书 ａｍｓｎ ］ 中 的介绍 。美 国测 试与 材料 协会 也在较 早 的时候给 出了一套 标准 测试 方法 。成 功 的单次 水 Ｊ 压致 裂测试 一 般 能够给 出与 钻孔 轴线 垂直 的平面 内的原地 应力 状态 （ 括大 小及 方 向 ） 包 。当 钻 孔 和 诱发 水 压裂 缝均 近 于 垂直 时 ，钻 孔轴 线 方 向的应力 分 量被 当作其 中 的一个 主应 力分
水压致裂地应力测试法在煤矿底板突水预测中的应用
别,选取以下 ５ 个测试点: ①１＃ 测试点:测点中心
距 TS
１ 号钻孔孔口向下垂深 １２１
５ m,该段岩性为
中砂岩; ②２＃ 测试点:测点中心距 TS
１ 号钻孔孔口
向下垂深 １２８
５ m,该段岩性为铝土岩; ③３＃ 测试
点:测点中心距 TS
２ 号钻孔孔口向下垂深 ３２m,该
１８４
１３０
１０６
孔口标高/m
终孔层位
１０２４
１４
奥灰含水层
９８６
０２８
奥灰含水层
９８７
３１
奥灰含水层
间曲线)可以直接读出测试点数据,见表 ２.
ø８９ mm取芯钻 进 直 至 １３４ m, 做 压 水 试 验; 再 换
ø１３０ mm钻 头 扩 孔, 下 ø１０８ mm 套 管 至 １３４ m;
４９
根据岩水应力关系理论,采动矿压使底板隔水
１ 水压致裂地应力测试法预测底板突水原理
层出现一定深度的导 水 裂 隙,降 低 了 岩 体 强 度,削
在进行水压致裂原位地应力测试之前,首先需
弱了隔水性能,造成 了 底 板 渗 流 场 重 新 分 布,当 承
要作如下一些假定:岩石是均匀脆性和各向同性的
个主应力分量 SH 、Sh 和SV 来表示,SH 、Sh 分别
代表最大和最小水平主应力,SV 代表垂直主应力.
水压致裂沿最小主应力路径发展,即在垂直于
最小主应 力 方 向 的 平 面 内 发 展, 大 量 试 验 结 果 表
明,无论垂直主应力的大小如何,钻孔壁上面完整
产生压裂扩容,发生突水.其表达式为:
Sh ＝Ps１
裂缝深度报告模板
裂缝深度报告模板
一、概述
本文档提供了裂缝深度报告编写的模板，用于描述裂缝在结构体中的分布情况以及裂缝的深度、长度等属性。
二、报告模板
1. 结构体信息
在报告中，必须包含结构体的名称、类型、建造日期等基本信息，并提供结构体的设计图纸和相关技术资料。
此外，需要提供结构体的现状表述，包括结构体的主要用途、使用时间、维修历史等信息，从而为裂缝分布的原因提供背景信息。
2. 裂缝分布情况
需绘制一幅包含裂缝分布情况的示意图，其中需标出裂缝的位置、方向、长度等信息。
同时需要对裂缝的形态、数量、分布密度、分布区域等进行描述，这些信息是分析裂缝深度的基础。
3. 裂缝深度与长度
在报告中，必须提供裂缝深度和长度数据，可以采用表格的形式进行呈现。
表格的字段包括：裂缝标号、位置、方向、深度、长度、分布区域、使裂缝产生的原因、治理措施等。
4. 裂缝寿命评估
为了对裂缝的严重程度进行评估，需要进行裂缝的寿命评估。
由于此评估需要考虑的因素众多，通常需要借助专业的软件进行计算。
在报告中，可以简要介绍评估方法和参数，并提供计算结果和分析。
5. 结论与建议
在分析后，需要进行结论与建议的提出。
结论是基于对裂缝深度和寿命评估的分析而得出的，应该简明扼要，具体表述结构体的安全状况和维护要求。
建议是针对现状提出的技术和管理方案，可依据各种情况提出不同类型的建议。
三、总结
裂缝深度报告编写旨在对结构体的安全运行提供指导，并建议必要的维修和整改措施。
编写这种报告需要专业知识和实践经验，因此可以根据报告的具体情况，适当调整模板内容，以便制作出一个更严谨、更具体的报告。
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类型说明：
HF:水压致裂测量
HFG:水压致裂测量，量值以剃度分布给出
HFM:多孔交汇法水压致裂三维应力测量，给出全应力的大小和方向
HFP:在先存裂缝上进行水压致裂测量(HTPF技术)，量值由测量深度段的测试结果反演给出
数据表名称：水压致裂数据
数据表字段说明:
字段序号
字段名称
字段定义
字段取值类型
字段长
值域说明
计量单位
1
记录号
资料在数据库中记录编号
数字型
I4
自由文本
2
纬度
测量地点的纬度
数字型
自由文本
o
3
经度
测量地点的经度
数字型
自由文本
o
4
方位
最大水平主应力方位（SH）
数字型
0～360
o
5
数据质量
数据质量
字符型
A1
A，B，C，D，E
6
地点
测量地点（省、市、县）
字符型
A20
自由文本
7
应力状态
数据指示的应力状态
（应力状态详解）
字符型
A2
TF，TS，SS，NS，NF，UD
8
应力分区
数据点所在的应力分区代码
（应力分区详解）
字符型
A4
应力分区代码
9
深度
钻孔是测量最大深度
数字型
I4
自由文本
m
10类型*水压致裂数 Nhomakorabea类型字符型
A3
HF,HFG,HFM,HFP
水压致裂数据表说明
目前数据库中，常规平面应力测量数据约占总数的86%；多个交汇钻孔三维地应力测量数据约占总数的8%；只给出应力梯度信息的数据约占总数的6%。从数据的地域分布范围来看，水压致裂应力测量数据覆盖了除内蒙、吉林、江西三省外的中国大陆境内的所有其它省区（包括香港地区）。数据来源以中国地震局地壳应力研究所的科研和工程应力测量资料为主，此外还有少量来自其他部门已发表在公开刊物上的测试资料。