单孔三维水压致裂原位地应力测量应用研究

【摘要】本文依托中国地震局地壳应力研究所《郯庐断裂带原位地应力重复观测及孕震信息挖掘研究》科研项目，旨在经典水压致裂及其三维测量方法基础上，对水压致裂测试系统进行全面的误差分析和精度校验，并据此探讨实际测量过程中较为准确适用的评价体系及计算方法。首先搜集、阅读和分析国内外研究资料，对水压致裂相关的基本理论和方法进行了研究，分析其理论方法中存在的问题，并提出改良方案；其次从测量仪器，测量软件及计算软件三个方面入手，建立一套较为科学的标准化水压致裂测量系统。对旧有的R232串行口数据采集仪进行改进，利用USB数据采集器及高低波滤波模块，提高测量仪器的采集速度和采集精度。采用VisualBasic语言编制一套体系完备，界面友好的单孔三维水压致裂原位地应力测量软件，实现水压致裂测量自动化处理，减少人为造成的误差。最后，通过山东省昌乐县红河镇地应力实测数据，分析探讨水压致裂法各判读方法的适用性和准确性，检验本文提出的原生裂隙三维水压致裂相关改进方法，校核本次建立的水压致裂原位地应力测量系统的可靠性。基于以上内容，本次研究对三维水压致裂法获得如下新认识：（1）水压致裂法在过去的发展中取得了很好的成绩，从原二维平面应力测量逐渐发展成为三维原位地应力测量技术，且技术水平不断提高，测量精度也在提高。本文对最新的三维水压致裂原位地应力测量方法进行了分析，提出在破裂面上，剪切应力不应为0，并提出了利用破裂面摩擦强度计算切应力的方法，对原生裂隙三维水压致裂方法进行了补充，为进一步改进测量技术提供新的思路。（2）水压致裂曲线判读的难点集中在对其应力衰减曲线的判读上，本文总结了目前国际岩石力学学会推荐的五种闭合压力Ps判读方法的理论推导，并在此基础上，提出了利用平均斜率改变率进行判读的方法，经过实际应用，收到了比较好的效果。（3）对于经典水压致裂实验，由于其压裂曲线较为标准，因此本文建议采用dt/dp法及马斯卡特法判读结果，由其他判读方法结果进行修正。而对于原生裂隙水压致裂实验，由于试验段岩石受地应力影响破裂，岩石结构较为松散，其压裂曲线较为复杂，应力衰减相对较快。这种情况对马斯卡特法非线性回归拟合产生极大的影响，其判读结果的可靠性相对较低。同时也对dt/dp法的机械判读有一定的影响，增大了其误差范围。因此原生裂隙水压致裂宜采用单切法及dp/dt法进行判读，通过dt/dp进行校对和修正。
【作者】邢博瑞；
【导师】慎乃齐；王成虎；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地质工程，2014，硕士
【关键词】水压致裂；原生裂隙；地应力；Visual；Basic；

【参考文献】
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