28、河谷工程蓄水水库基岩原位应力估算方法

河谷工程蓄水水库基岩原位应力估算方法

1. 引言

在河谷工程中，了解蓄水水库基岩的原位应力对于估算水库能够承受的水荷载至关重要。基岩因水荷载产生的实际应力应小于基岩能够安全承载的原位应力，并保留足够的安全系数。从长期蠕变变形的角度来看，由于水荷载导致的基岩实际应力可能需要进一步限制在安全值范围内，该安全值可能会因地面运动而改变，因此需要密切监测。

在进行蓄水水库的实际建设工作之前，有必要进行现场调查，以评估河谷工程中基岩的原位应力。这种调查对于验证设计以及确保建在蓄水水库上的压力管道、隧道和大坝等水工结构的安全也非常必要。这些调查可能需要在项目的不同阶段进行，如初步或勘察阶段、施工运营阶段以及项目投入使用后的性能监测阶段。

测量原位应力的技术有多种，如水力压裂法、套芯法和扁千斤顶法等。每种技术都有其优缺点，其中水力压裂法被认为是测量原位应力最简单、快速的方法。

2. 水力压裂法测定原位应力

水力压裂法特别适用于确定硬岩的原位应力，因此可有效地用于规划阶段确定蓄水水库下方硬岩床中的原位应力。该技术早期已成功应用于石油工业的油藏开采。

该方法使用的仪器是跨隔封隔器，它由两个可膨胀封隔器组成，可膨胀抵住岩壁，将两个封隔器之间的测试岩石段与封隔器组件上方和下方的区域隔离开来。通过向隔离的岩石段注入流体进行加压，以在岩壁中诱导并扩展拉伸裂缝（或刺激已存在的岩石裂缝）。随后分阶段释放压力，直到岩石裂缝闭合。重复该过程多次，直到获得合理稳定的裂缝重新开启压力值。

水力压裂试验主要在规划阶段进行，以检查岩石中的原位应力。随着施工的推进，如果需要检查原位岩石应力状况，则应采用二维和三维套芯法等其他方法。二维应力测量