JPH0363388A - ボアホールによる地山応力の測定方法 - Google Patents

ボアホールによる地山応力の測定方法

Info

Publication number
JPH0363388A
JPH0363388A JP1199786A JP19978689A JPH0363388A JP H0363388 A JPH0363388 A JP H0363388A JP 1199786 A JP1199786 A JP 1199786A JP 19978689 A JP19978689 A JP 19978689A JP H0363388 A JPH0363388 A JP H0363388A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
borehole
cracks
stress
fracturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1199786A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2784361B2 (ja
Inventor
Haruhiro Katou
加藤 春寛
Yoshiaki Mizuta
義明 水田
Masanori Rakuishi
落石 雅宣
Hironobu Shiraishi
白石 裕伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DOWA KOEI KK
Original Assignee
DOWA KOEI KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DOWA KOEI KK filed Critical DOWA KOEI KK
Priority to JP19978689A priority Critical patent/JP2784361B2/ja
Publication of JPH0363388A publication Critical patent/JPH0363388A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2784361B2 publication Critical patent/JP2784361B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水圧破砕の機構を利用して、唯1本のボアホ
ールにおける水圧破砕試験から地山の応力を三次元的に
測定するようにした測定方法に関゛する。
〔従来の技術〕
一般に、岩盤の応力を測定する方法としては、岩盤に作
用している応力場を解放して、それに対応した岩盤の挙
動を測定して応力を決定する方法と、ボアホールの孔壁
を強制的に破壊させる方法などが知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の内、前者の方法としては、孔壁ひずみ法あるいは
孔底ひずみ法などがあり、唯1本のボアホールにおける
1回の測定によって完全なる三次元応力を決定できるも
のもあるが、この測定方法は、一般に鉛直ボアホールの
場合は、測定深度が制限される他、水没したボアホール
には適用が困難である等の問題があった。
また後者の方法としては、水圧破砕法とスリーブフラク
チャリング法などがある。これらの方法は、いずれも前
者と比べると近接点から相当深い所での測定が可能で、
また破壊条件を観測方程式として用いるので応力評価に
岩盤の弾性定数を必要とせず、直接に応力を測定できる
という長所を有している反面、直接得られるデータは、
通常ボアホール軸と直交する平面内の所謂二次元応力に
関するものであるために、唯1本のボアホールにおける
破砕試験から三次元応力を決定することは困難であった
。これは、破砕によって誘起される亀裂の方向が、殆ど
の場合、ボアホール軸方向の縦亀裂となるために、測定
されるデータの感度がボアホール軸の方向によって規制
されてしまうからである。また破砕によってボアホール
軸と交差する横亀裂が生ずる場合、この亀裂は殆どが天
然の既存亀裂が開口したものであるから、この場合には
既存の天然亀裂に作用する応力成分が測定されるに過ぎ
ない。
以上のような問題点を克服するために、現在は方向余弦
の大きく異なる複数のボアホール内で破砕試験を行い、
完全な三次元岩盤応力を測定している。しかし、複数の
大深度のボアホールを掘削することは、経済上杵されな
いことが多い。また破砕区間のボアホール孔壁にノツチ
を形威し、縦亀裂ではなくノツチ先端から岩盤内部に人
工亀裂を造威し、最小主応力の値と方向を求めようとす
る方法も考案された。しかし岩盤内部に進展した亀裂の
方位は容易に決定できないという欠点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、無限弾性体内の球孔が内圧を受ければ必
ず最小主応力と直交する平面内で破砕される点に着目し
、この原理を水圧破砕法による応力測定法に適用して唯
1本のボアホールにおける数回の水圧破砕試験から完全
な三次元応力を正確に測定するようにしたものである。
即ち、ボアホール孔底を球状に研磨し、該ボアホールの
中間部における孔壁セクションを選定して、該部孔壁の
水圧破砕前後の亀裂の走向、傾斜を型採りする採型工程
と、上記球状孔底に近接してシングルバッカーをセット
し、該孔底を水圧破砕して新たな亀裂を発生させる破砕
工程と、その水圧を経時的に測定する水圧測定工程と、
更に上記破砕により生じた亀裂を型採りして、亀裂の走
向、傾斜を計測する採型工程とから得られた数値を連立
方程式に代入して、地山応力を三次元的に測定するとい
う手段を用いた。
〔作   用〕
本発明は、球状に研磨した孔底で水圧破砕試験を行うこ
とで、最小主応力の方位と大きさを直接測定し、更にボ
アホール中間部の孔壁における水圧破砕試験の結果から
、唯一1本のボアホール内で2種類のタイプの人工亀裂
を簡便に造威し、完全なる三次元応力状態の測定を可能
にするという作用を有する。
〔実 施 例〕
以下、本発明の構成を一つの実施例に従って具体的に述
べる。第1図は水圧による孔壁破砕器であって、この装
置は、例えば1本の高圧ホース1を介して孔外のポンプ
に接続し、吐出口6の上下両側に、硬質ゴム等からなる
膨縮可能なパフカー5・5を備えている。尚、吐出口6
における圧力変化は、該破砕層真上の圧力変換器3で測
定され、電気ケーブル2を通して地表のコンピュータ、
記録計などの地上計器類(図示せず)に記録される。
また4は上記高圧ホース1から送られる流体の流路を、
吐出口6とバンカー5に切換えるバルブである。
第2図は孔底に水圧をかけて破砕するための孔底破砕器
である。吐出口6′はバンカー5′下端に開口されてい
る。
又、第3図(a) (b)は、水圧によって膨縮可能な
筒状の硬質ゴム部7を備えた型採り器であって、その(
a)は孔壁用、又(b)は孔底用の型採り器を示す。
この装置は、何れも上記硬質ゴム部7の外周面に熱収縮
性と熱可塑性を有するプラスチックチューブ8を被着し
、使用時に該チューブ8を加熱収縮させると同時に可塑
性を付与せしめて、所定の壁面に強く押し当てることに
より、破砕前後におけるボアホール壁面の亀裂状態を可
塑性チューブ8の表面に写しとり、孔井方位傾斜儀計の
読みから、それらの方位等を決定するために使用する。
更に第4図はボアホール孔底を球状に研磨、整形するた
めのコンベックスビットである。
さて、上記装置を使用した本発明方法を工程別に具体的
に説明する。
■孔底の研磨工程 通常のダイヤモンドビットを用いてポーリングを行った
後、第4図に示したコンベックスビットによってボアホ
ールの孔底面を球状に研磨する。
■孔壁の水圧破砕工程と採型工程 ポーリングコアによる柱状図などのロギングデータから
天然亀裂の少ないセクシjンを選定し、まず第1図に示
した孔壁破砕器を用いてリークテストを行い、次に第3
図(alに示した孔壁用の型採り器によって、水圧破砕
前の孔壁の型採りを行う(破砕前の採型工程)。、尚こ
のリークテストと破砕前の型採りは、岩盤良好で天然亀
裂を殆ど含まない場合は省略することができる。選定さ
れた孔壁セクションに再び第1図に示した孔壁用の水圧
破砕器をセットし、まずパフカー5を膨張させて密閉区
間を形成する。次に、吐出口6から高圧の流体を圧入し
て新しい人工亀裂を発生させ、その亀裂の走行、傾斜を
前出の孔壁用型採り器によって計測する(破砕後の採型
工程)。このときの孔壁セクションにおける圧力変化等
は、地上計器類のコンピュータに入力され、記憶される
上述の水圧破砕によって得られた人工亀裂は、その殆ど
がボアホール軸方向を含む縦亀裂となり、この時、測定
される圧力p ti、P sbiと岩盤応力の間には次
式が威り立つ。
Pxi (61,62,6,、α。、φ。、β) =3
P−t−P−btPyi (++、 g、、 6.、α
0.φ。、β)=P、i    ・・・(1)P xy
i(’ ++ ’ ++ ’ :+、α。、φ。、β)
=0ここで、 Pxi:ボアホールセクションiにおいて、縦亀裂が生
じた方向の応力成分。
PyA:亀裂と直交する法線方向の応力。
Pxyt’亀裂面のせん断心力成分。
61.6□、6.、:岩盤内の最大、中間、最小主応力
α。、φ。、:最小主応力の方位。
β:最大主応力の方位。
Po:ポアホールセクションiにおいて生じた縦亀裂と
直交する応力成分と釣合う水圧。
Pzl+i:生じた亀裂を孔壁において再開するときの
圧力。
■孔底の破砕工程と採型工程 次に、球状孔底に近接して第2図の孔底用の水圧破砕器
をセントし、孔底の破砕を行う。球状孔底で生じた亀裂
は、ボアホールが存在するという影響を殆ど受けずに球
状の壁面から岩盤内部に向かって、最小主応力と直交す
る方向に進展する。
孔底に亀裂が発生した後、流体の圧送を停止して地表の
バルブを閉じると、亀裂内部の流体圧は、亀裂面と直交
する応力成分、即ち最小主応力成分6s乏バランスし、
その方位α。、φ。
は第3図中)に示す孔底用の型採り器によって測定する
ことができる(孔底の採型工程)。
■計算処理 以上の工程によって必要な測定値・計測値が得られるの
で、上記(1)式中の未知数は3個だけとなり、その観
測方程式は次のように書き表される。
P xl(6I、 6 z、β)  = 3 P、i−
p、b=p、+ (6t、 ’ffi+β)  = P
、t       −−−−−−(2)Pxyt(61
+6□、β)=0 (2)式は未知数が61,6□、βの3つであり、方程
式の数が3つであるので解くことができる。
従って’ In ’ t9β、63.α。、φ。、が決
定され、完全な三次元応力状態が算定される。より多く
の試験を行えば、3つ以上の観測方程式が得られるので
、最小2乗法によって三次元応力成分の最確値を求める
ことができる。なお、球状孔底に生じた亀裂の方位は、
一連の試験が終了してから更に孔底より堀り進み、試験
をより深部で実施するとき、ボアホール壁面上の亀裂と
して第3図(alに示した孔壁用の型採り器によっても
測定することが4゜ できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した通り、本発明は球状に底形、研磨した孔底
で水圧破砕試験を行うことで、最小主応力の方位と大き
さを直接測定し、更にボアホール中間部の孔壁における
水圧破砕試験の結果から、唯一1本のボアホール内で2
種類のタイプの人工亀裂を簡便に造威し、完全なる三次
元応力状態を測定し得るという顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明方法に使用される機器の一例をそれぞれ正面
図で示すもので、第1図は孔壁用の水圧破砕器、第2図
は孔底用の水圧破砕器、第3図は型採り器であって、そ
の(alは孔壁用、(b)は孔底用のもの、又第4図は
孔底研磨用のコンベンクスビ・ノドの斜視図である。 尚、図中1・・・高圧ホース、2・・・電気ケーブル、
3・・・圧力変換器、4・・・水路切換えバルブ、5・
5“・・・バ・7カー、6・6゛・・・吐出口、7・・
・型採り器における膨縮可能な硬質ゴム部、8・・・可
塑性プラスチンクチューブ。          (以
  上〉(a) 第 図 第 (b) 1・・・高圧ホース 2・・・電気ケーブル 5・5′・・・パッカー 6・6゛・・・吐出口 7・・・硬質ゴム部 8・・・可塑性プラスチックチューブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ボアホールの孔底をコンベックスビット等で球状に
    研磨、整形する研磨工程と、該ボアホールの中間部孔壁
    セクションを選定して、該部孔壁を孔壁破砕器により水
    圧破壊する破砕工程と、少なくとも水圧破砕後の亀裂の
    走向、傾斜を孔壁用型採り器で計測する採型工程と、上
    記球状孔底に近接してを孔底用型採り器をセットし、該
    孔底を水圧破砕して新たな亀裂を発生させる破砕工程と
    、その水圧を経時的に測定する水圧測定工程と、更に上
    記破砕によって生じた亀裂の走向、傾斜を孔底用型採り
    器によって計測する採型工程とからなり、上記各工程で
    得られた測定・計測値を、予め準備された観測方程式に
    代入して、三次元応力を計算上求めるようにしたボアホ
    ールによる地山応力の測定方法。
JP19978689A 1989-07-31 1989-07-31 ボアホールによる地山応力の測定方法 Expired - Fee Related JP2784361B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19978689A JP2784361B2 (ja) 1989-07-31 1989-07-31 ボアホールによる地山応力の測定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19978689A JP2784361B2 (ja) 1989-07-31 1989-07-31 ボアホールによる地山応力の測定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0363388A true JPH0363388A (ja) 1991-03-19
JP2784361B2 JP2784361B2 (ja) 1998-08-06

Family

ID=16413588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19978689A Expired - Fee Related JP2784361B2 (ja) 1989-07-31 1989-07-31 ボアホールによる地山応力の測定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2784361B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107830960A (zh) * 2017-12-06 2018-03-23 中国地质科学院地质力学研究所 一种水压致裂封隔器装置
CN110925020A (zh) * 2019-12-05 2020-03-27 华北科技学院 一种煤矿大巷区域冲击地压多参量监测装置及方法
CN112459837A (zh) * 2020-12-14 2021-03-09 中铁第一勘察设计院集团有限公司 铁路隧道深孔水压致裂法地应力测点布置方法
CN115355782A (zh) * 2022-09-21 2022-11-18 中国矿业大学 一种超深孔爆破裂纹扩展轨迹确定方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107830960A (zh) * 2017-12-06 2018-03-23 中国地质科学院地质力学研究所 一种水压致裂封隔器装置
CN110925020A (zh) * 2019-12-05 2020-03-27 华北科技学院 一种煤矿大巷区域冲击地压多参量监测装置及方法
CN112459837A (zh) * 2020-12-14 2021-03-09 中铁第一勘察设计院集团有限公司 铁路隧道深孔水压致裂法地应力测点布置方法
CN115355782A (zh) * 2022-09-21 2022-11-18 中国矿业大学 一种超深孔爆破裂纹扩展轨迹确定方法
CN115355782B (zh) * 2022-09-21 2023-05-12 中国矿业大学 一种超深孔爆破裂纹扩展轨迹确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2784361B2 (ja) 1998-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4149409A (en) Borehole stress property measuring system
CN103513016B (zh) 采用传感柱的软岩多测点地应力测试方法
JPH0349353B2 (ja)
Karev et al. Triaxial loading system as a tool for solving geotechnical problems of oil and gas production
US4733567A (en) Method and apparatus for measuring in situ earthen stresses and properties using a borehole probe
CN107941595A (zh) 一种围压条件下测定岩石动态损伤度的方法
CN112345647B (zh) 一种围岩松动圈测试方法
JP2010508509A (ja) 低温熱亀裂現象を利用した岩盤内の初期応力測定方法及び装置
SA520411645B1 (ar) الأنظمة الصوتية أسفل البئر والطرق ذات الصلة الخاصة بتشغيل البئر
AU2015101608A4 (en) Rock acoustic wave detection transducer
CN102620997A (zh) 一种缩张型土石混合体原位力学性能测量装置
Liu et al. Nondestructive testing on cumulative damage of watery fractured rock mass under multiple cycle blasting
CN106401576A (zh) 一种复杂页岩地层地应力的测试方法
JPH0363388A (ja) ボアホールによる地山応力の測定方法
JP3774018B2 (ja) 水圧破砕式応力測定方法および装置
CN113609702B (zh) 一种页岩地层井壁天然裂缝扩展压力计算方法
Spane Jr et al. Applicability of slug interference tests for hydraulic characterization of unconfined aquifers:(2) field test examples
CN109655400B (zh) 巷道塑性区分析方法
Ikeda et al. Hydraulic fracturing technique: pore pressure effect and stress heterogeneity
Van de Steen et al. Implementation of a flaw model to the fracturing around a vertical shaft
Haimson 17. Measurement of in situ Stress
US4157528A (en) Wellbore pressure transducer
Haberfield Pressuremeter Testing in Weak Rock and Cemented Sand.
JPS59185218A (ja) 地山の応力測定方法とその装置
Rutqvist et al. Hydraulic field measurements of incompletely closed fractures in granite

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees