基于BWSRM法垂直深钻孔三维地应力测量关键技术研究

地应力测量与研究一直是岩石力学与工程中十分重要的问题之一。位于我国西部地区的一些重大工程都处于高地应力的复杂地质环境中，而西部地区地应力实测数据相对稀少，主要原因在于缺乏能够在深钻孔中使用的地应力测量技术手段。目前普遍采用的套芯应力解除法和水力压裂法由于其自身内在的不足之处还不能较好地适应埋藏很深的西部岩土工程建设中地应力测量的实际需要。本申请项目拟根据钻孔局部壁面应力全解除法（BWSRM）地应力测量原理，在现有工作的基础上，针对基于BWSRM法地应力测量仪器在深钻孔中应用时的防水密封性能、测量孔段局部壁面的打磨处理和应变片粘贴技术、应力解除过程的自动控制技术等关键问题进行系统研究。试制出能够用于孔径不小于165mm、孔深700m左右的大直径垂直深钻孔地应力测量仪器样机，并在室内进行功能模拟试验，将为BWSRM法应用于垂直钻孔地应力测量跨出关键性一步，为今后在更深钻孔中进行测量奠定基础。

地应力测量与研究一直是岩石力学与工程中十分重要的问题之一。钻孔局部壁面应力全解除法（BWSRM）三维地应力测量方法可以解决目前水力压裂法和套芯应力解除法在实际工程应用中存在的不足。本项目根据BWSRM三维地应力测量原理，首先通过建立小岩芯钻进室内试验装置，研究了小岩芯钻进钻压、钻速等钻进参数，以及取芯钻头的切削效率和钻进控制模式，从而为现场地应力测量优选钻进控制参数提供了依据。系统地研究了BWSRM三维地应力测量仪器在垂直深钻孔中应用时的防水密封性能、测量孔段局部壁面的打磨处理、应变片自动粘贴、应力解除过程自动控制等关键技术问题。建立了一套BWSRM室内应力解除功能模拟试验装置，用于对测量仪器井下各功能组件的性能进行系统测试，评价了工作面局部打磨和风干处理方法、应变片自动粘贴和井下测量系统自动控制等技术方案的可行性和可靠性。设计制作了BWSRM垂直深钻孔三维地应力测量仪器，为深孔三维地应力测量提供了新的方法和技术手段。编制开发了BWSRM三维地应力计算程序及地应力测量控制软件。BWSRM垂直深钻孔三维地应力测量技术及其测试仪器将为深部地应力测量与研究提供新的途径。