基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法

摘要

本发明涉及一种基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法，依次通过深部地应力三维地质感应测量、载荷监测数据采集和勘察测试步骤的特殊设计和相关参数的特殊优化，克服了传统水压致裂法及深孔套孔地应力测量技术方法的不足，在生产或勘探钻孔中即可随钻进行测量，无须专门为地应力测量施钻，可为工程初期地应力场分析提供大量数据；可以很好的解决不同地质深部高地应力、高地下水压力、高地温等复杂条件下的岩体的基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试，具有很强的工程应用价值。

主权项

一种基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法，所述基于载荷监测数据的深部地应力三维地质勘察测试方法依次包括如下步骤：深部地应力三维地质感应测量、载荷监测数据采集和勘察测试步骤；其特征在于，深部地应力三维地质感应测量步骤：先进行收集地质调查数据，再通过分析地质构造、地层岩性、地层结构、地形地貌预估出地应力范围，设定若干个待识别的地应力的变量；然后，选取若干个测定地应力的地点向地质岩体内部通过进行钻孔，该钻孔采用小口径水平成孔钻机，按照设定的钻孔倾角、应力值、方位角、深度和孔径进行施工钻孔；其中，所述小口径水平成孔钻机包括钻机工作控制台和钻机本体，所述钻机本体包括高强机械叶片组合塔式钻头和钻杆系统，所述钻杆系统包括高压旋转密封装置、控制器、纠正导正装置和高压高速旋转钻杆，所述控制器安装在上述高压高速旋转钻杆的中央部分，且上述高压高速旋转钻杆贯穿所述控制器；所述控制器包括倾角传感器、应力传感器、方位角传感器、第一光电传感器、第二光电传感器、第一光电探测器、第二光电探测器、信号调节单元、数据处理单元以及数据分析控制单元，所述信号调节单元具有五个通道；所述倾角传感器对钻孔倾角值信号数据进行实时采集，再通过信号调节单元的第一通道进行调节后传送至数据处理单元；所述应力传感器为三个应力传感器，三个应力传感器之间的夹角都为60度，所述三个应力传感器采集小口径水平成孔钻机在旋转钻进过程中的上述高强机械叶片组合塔式钻头破碎岩石时所产生的应力波信号后，通过信号调节单元的第二通道进行调节后传送至数据处理单元；所述方位角传感器对钻孔方位角值信号数据进行实时采集，再通过信号调节单元的第三通道进行调节后传送至数据处理单元；所述第一光电探测器对其小口径水平成孔钻机深度值进行定位，并将定位值实时传输至上述第一光电传感器，再通过信号调节单元的第四通道进行调节后传送至数据处理单元；所述第二光电探测器对其小口径水平成孔钻机孔径值进行定位，并将定位值实时传输至上述第二光电传感器，再通过信号调节单元的第五通道进行调节后传送至数据处理单元；上述数据处理单元与上述数据分析控制单元连接，上述数据分析控制单元包括计算机及其它终端构成，所述计算机通过专用程序对所述数据分析、存储和输出，计算分析测定地应力的地点的钻孔的倾角、三向地应力值、方位角、深度和孔径。