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。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。 2100433B

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。

原生裂隙水压致裂法地应力测量，充分利用了重张试验确定裂隙法向应力精度高的特点，克服了传统水压致裂法假设多、钻孔横截面最大主应力计算误差大等缺点，并且可进行大尺度的三维地应力测量，但当所测原生裂隙距离大时，应考虑应力梯度。介绍了原生裂隙水压致裂法三维地应力测量的原理和步骤，基于大量的实测地应力分布规律的研究成果，简化出满足一般工程的线性应力梯度形式，并推导了便捷的计算过程。工程应用发现，不考虑应力梯度的原生裂隙水压致裂法三维地应力测量结果与考虑应力梯度测量结果具有一定差别，而后者的测量结果能反映测试范围内的地应力场变化。 2100433B

城市三维模型是数字城市及数字地球的重要组成部分，在汽车导航、建筑与城市规划、环境保护等方面有巨大的应用前景，因而受到国内外相关领域及政府部门的广泛关注。但是由于理论和技术并未完全成熟，现阶段主要依靠纯人工方式获取三维模型，耗时费力，因而如何大幅度地节约生产成本并提高生产效率是亟待解决的关键问题。本项目利用价格低廉的数字摄像机获取数据，率先采用基于序列图像的视频摄影测量技术进行快速三维重建，从而建立一套自动获取建筑物等的三维模型、更新低精度的数字地图、自动提取DEM并生成正射影像的理论与实验系统。本项技术的研究，不仅节约成本并提高生产效率，而且进一步丰富和发展了数字摄影测量的理论和方法，为三维城市模型以及数字城市的建立与广泛应用奠定坚实的理论与应用基础，并促进数字摄影测量向全自动化方向发展。 2100433B