ASTM d 4645 04 xác định ứng suất trong đá tại hiện trường sử dụng phương pháp tạo vết nứt bằng thuỷ lực

ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx Quy trình thí nghiệm Xác định ứng suất đá trường sử dụng phương pháp tạo vết nứt thuỷ lực1 ASTM D 4645 - 04∈1 Tiêu chuẩn ban hành với tên cố định D 4645; số liền sau tên tiêu chuẩn năm tiêu chuẩn áp dụng, trường hợp có bổ sung, năm sửa đổi cuối Số ngoặc năm tiêu chuẩn phê duyệt Chỉ số (∈) thay đổi biên tập theo phiên bổ sung hay phê duyệt lại cuối ∈1 Chú thích – Hình sửa đổi biên tập vào tháng năm 2004 PHẠM VI ÁP DỤNG * 1.1 Phương pháp thí nghiệm nhằm xác định trạng thái ứng suất đá trường theo phương pháp tạo vết nứt thuỷ lực Chú thích – Phương pháp tạo vết nứt thuỷ lực để xác định ứng suất tạo vết nứt nước Tạo vết nứt thuỷ lực tạo vết nứt nước có nghĩa làm nứt đá áp lực chất lỏng nhằm thay đổi đặc trưng đá, chẳng hạn tính thấm độ rỗng 1.2 Tạo vết nứt thuỷ lực phương pháp trường áp dụng rộng rãi để đo ứng suất trường độ sâu lớn 50m Có thể sử dụng hố khoan có đường kính 1.3 Tạo vết nứt thuỷ lực dùng hố khoan ngắn mà sử dụng phương pháp đo ứng suất khác, phương pháp khoan cắt vượt Ưu điểm phương pháp tạo vết nứt thuỷ lực cho phép đo ứng suất đàn hồi tính trung bình vài mét vuông (kích thước phận gây vết nứt thuỷ lực) diện tích có kích cỡ hạt, kỹ thuật khoan cắt vượt 1.4 Tất giá trị thu tính toán phải tuân thủ quy định số thập phân nguyên tắc làm tròn nêu Tiêu chuẩn thực hành D 6026 1.4.1 Phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn dùng để xác định cách thu thập, tính toán hay cách ghi lại số liệu mà không liên quan trực tiếp đến độ xác số liệu dùng cho trình thiết kế hay sử dụng khác, hai Việc áp dụng kết thu theo tiêu chuẩn nằm phạm vi tiêu chuẩn 1.5 Các thông số tiêu chuẩn theo hệ đơn vị inch-pound 1.6 Tiêu chuẩn không đề cập đến tất vấn đề an toàn liên quan đến sử dụng, có Đây trách nhiệm người sử dụng tiêu chuẩn phải đảm bảo độ an toàn tình trạng sức khoẻ phù hợp hạn chế áp dụng trước sử dụng _ TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 Phương pháp thí nghiệm thuộc phạm vi Uỷ ban ASTM D 18 Đất Đá chịu trách nhiệm trực tiếp Tiểu ban D18.02 Cơ học đá Lần xuất phê duyệt tháng 1, 2004 Xuất vào tháng năm 2004 Bản gốc phê duyệt năm 1987 Lần xuất cuối trước phê duyệt năm 1997 D 4645-87 (1997) * Phần tóm tắt thay đổi đề cập cuối tiêu chuẩn TÀI LIỆU VIỆN DẪN 2.1 Tiêu chuẩn ASTM: D 653 Thuật ngữ liên quan đến đất, đá chất lỏng chịu nén D 2113 Tiêu chuẩn thực hành phương pháp khoan lõi mũi kim cương khảo sát trường D 3740 Tiêu chuẩn thực hành yêu cầu tối thiểu đơn vị thuê để tiến hành thí nghiệm và/ kiểm tra đất đá dùng thiết kế xây dựng công trình D 5079 Tiêu chuẩn thực hành bảo dưỡng vận chuyển mẫu lõi đá D 6026 Tiêu chuẩn thực hành sử dụng số chữ số thập phân sau dấu phẩy số liệu địa chất Để tham khảo tiêu chuẩn ASTM, vào website ASTM, www.astm.org, liên hệ với Trung tâm dịch vụ khác hàng ASTM service@astm.org Các thông tin Annual Book of ASTM Standards, xem chi tiết Tài liệu tiêu chuẩn tóm lược trang web ASTM THUẬT NGỮ 3.1 Các thuật ngữ dùng phương pháp thí nghiệm tham khảo Thuật ngữ D 653 3.2 Khái niệm thuật ngữ dùng tiêu chuẩn này: 3.2.1 Ứng suất phá huỷ - ứng suất cần thiết để tạo vết nứt thuỷ lực đoạn hố khoan thí nghiệm nguyên vẹn trước 3.2.2 Ứng suất trường - ứng suất đá đo trường (ngược với phương pháp đo từ xa) 3.2.3 Áp lực phá huỷ thứ cấp (hoặc áp lực làm vết nứt mở lại) – áp lực cần để mở lại vết nứt nước gây trước sau tạo áp lực đoạn hố khoan thí nghiệm để trở lại trạng thái ban đầu 3.2.4 Áp lực đóng (hay ISIP - áp lực đóng tức thời) – áp lực vết nứt tạo nước khép trở lại sau ngừng bơm 3.2.5 Các ứng suất theo phương đứng phương ngang – thông thường ba ứng suất trường giả thiết ứng suất tác dụng theo phương thẳng đứng hai ứng suất lại tác dụng mặt phẳng nằm ngang ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx TÓM TẮT PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4.1.1 Phân cách đoạn hố khoan hai túi cao su thổi căng Tiến hành nâng áp lực chất lỏng đoạn bị ngăn cách hai nút cách bơm chất lỏng vào bên với tốc độ khống chế xảy phá vỡ thành hố khoan Ngừng bơm để áp lực khoảng ổn định Sau giảm áp lực tới mức áp lực lỗ rỗng thành tạo đá, lặp lại trình tạo áp lực vài lần nhằm trì tốc độ lưu lượng giống Độ lớn ứng suất tính toán từ số đọc áp lực khác Xác định hướng vết nứt để nhằm xác định hướng ứng suất theo phương ngang Hình mô tả biểu đồ áp lực-thời gian tốc độ lưu lượng-thời gian điển hình đoạn thí nghiệm Chú thích – Trong thí nghiệm tốc độ lưu lượng phải trì ba chu kỳ Trong chu kỳ thứ tư phải trì tốc độ lưu lượng chậm để đỉnh đường cong áp lực - thời gian xem giới hạn áp lực đóng Hình - Biểu đồ áp lực-thời gian, tốc độ lưu lượng-thời gian tạo vết nứt nước Ý NGHĨA VÀ SỬ DỤNG 5.1 Hạn chế: 5.1.1 Chiều sâu đo giới hạn khoảng chiều dài hố khoan thí nghiệm 5.1.2 Hiện tại, kết phương pháp tạo vết nứt thuỷ lực suy ứng suất trường hố khoan gần song song với ba thành phần ứng suất trường Trừ phi có chứng trái ngược, phải giả thiết hố khoan thẳng đứng song song với ba thành phần ứng suất trường 5.1.3 Khi ứng suất song song với trục hố khoan ứng suất nhỏ nhất, có hai ứng suất lại xác định trực tiếp từ thí nghiệm Nếu ứng suất nhỏ tác dụng dọc theo trục hố khoan, vết nứt sinh thí nghiệm có phương song song vuông góc với trục hố khoan, cho phép xác định ba ứng suất TCVN xxxx:xx 5.1.4 ASTM D4645-04 Trong trường hợp không xảy ra, vết nứt sinh thay đổi hướng so với hố khoan, không sử dụng dấu vết vết nứt thành hố khoan để xác định ứng suất 5.2 Các giả thiết: 5.2.1 Đá thí nghiệm giả thiết đàn hồi tuyến tính, đồng đẳng hướng Bất sai khác lớn so với giả thiết ảnh hưởng đến kết 5.2.2 Giả thiết hố khoan thẳng đứng phải song song với ứng suất trường, qua nhiều quan sát địa chất đo ứng suất phương pháp khác cho thấy, hầu hết trường hợp số ứng suất thẳng đứng gần thẳng đứng 5.3 Việc xác định ứng suất trường tạo vết nứt thuỷ lực phức tạp độ rỗng đá, vết nứt tự nhiên, tồn công trình ngầm gần đó, thay đổi cục trường ứng suất Chú thích - Độ tin cậy kết thực từ tiêu chuẩn phụ thuộc vào kỹ người thí nghiệm, phù hợp thiết bị thí nghiệm tiện ích sử dụng Nói chung, tổ chức thoả mãn Tiêu chuẩn thực hành D 3740, xem có lực kỹ thực phương pháp thí nghiệm/lấy mẫu/giám sát Khi sử dụng Tiêu chuẩn người sử dụng tiêu chuẩn phải ý dù có làm theo Tiêu chuẩn thực hành D 3740 không đảm bảo kết tin cậy Độ tin cậy kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố Têu chuẩn thực hành D 3740 cung cấp phương tiện đánh giá vài yếu tố DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ 6.1 Giá ba chân hay thiết bị khoan – Thiết bị dùng để hạ nâng dụng cụ tạo vết nứt thuỷ lực hố khoan thí nghiệm cần thiết Để tạo thuận lợi cho công tác hạ nâng thiết bị tạo vết nứt nước hố khoan, phải lắp đặt giá ba chân thiết bị khoan đỉnh hố khoan thí nghiệm Khi sử dụng ống áp lực cao ống khoan (cần khoan) để hạ thiết bị, cần phải sử dụng thiết bị khoan có cần trục tời có khả nâng trọng lượng ống thiết bị Khi sử dụng hệ vòi dây treo mềm để tạo vết nứt nước, phải dùng giá ba chân thiết kế có đủ khả để chịu trọng lượng dụng cụ thí nghiệm, dây treo hệ vòi 6.2 Nút đóng kiểu chân xoè – Hố khoan làm kín hai nút cao su thổi căng, đặt cách khoảng lần đường kính hố khoan, nối học thuỷ lực với để tạo hệ gọi nút đóng kiểu chân xoè 6.3 Ống vòi áp lực cao – Thực việc đóng tạo áp lực đoạn thí nghiệm ống áp lực cao (có thể thay ống cần khoan) vòi áp lực cao, hay tổ hợp hai (nơi sử dụng ống để tạo áp lực lên đoạn thí nghiệm, vòi buộc phía ống tạo thuận lợi cho bơm phồng nút) Vòi hay ống, hai, đầu nối với bơm máy tạo áp lực (0.7 MPa, tốc độ đến 25 L/phút), đầu lại nối với chân nút đóng đoạn thí nghiệm nút ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx đóng (Hình 2) Công suất máy bơm tương ứng với giá trị nêu lớn tính thấm loại đá thông thường thuận lợi cho việc tạo áp lực Hình - Sơ đồ bố trí thiết bị hố khoan mặt đất thí nghiệm tạo vết nứt thuỷ lực 6.4 Bộ chuyển đổi áp lực đồng hồ đo lưu lượng - Sử dụng chuyển đổi áp lực (10 đến 70 MPa) để kiểm tra áp lực đoạn thí nghiệm bề mặt theo chiều sâu thí nghiệm (hoặc hai) Trong số bố trí, áp lực nút đóng kiểm tra tương tự đoạn thí nghiệm Sử dụng đồng hồ đo lưu lượng để kiểm tra tốc độ lưu lượng chất lỏng vào bên đoạn thí nghiệm Các sensor đo nối vào dụng cụ ghi có nhiều cổng để có số đo liên tục theo thời gian Máy tính kỹ thuật số thực lưu giữ thông tin áp lực thí nghiệm tốc độ lưu lượng để sau thực phân tích từ số liệu 6.5 Thiết bị tạo vết nứt thuỷ lực: 6.5.1 Nút ghi vết nứt– Thông thường xuất hướng vết nứt nước sinh thường ghi lại nút ghi vết nứt, nút đóng làm căng lớp cao su bán lưu hoá bên mềm Sử dụng thiết bị định hướng dạng thiết bị thăm dò hố khoan từ trường thiết bị thăm dò hố khoan có vòng quay hồi chuyển để xác định hướng độ nghiêng mà vết nứt để lại nút đóng (Hình 3) TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 Hình – Sơ đồ bố trí thiết bị hố khoan mặt đất với nút ghi vết hằn thí nghiệm tạo vết nứt thuỷ lực 6.5.2 Thiết bị thăm dò hố khoan hình - Một phương án khác thay cho nút ghi vết nứt sử dụng thiết bị thăm dò hố khoan hình, thiết bị siêu âm hố khoan ghi lại hình ảnh thành hố khoan âm có định hướng Thiết bị nhanh nhiều so với nút ghi vết nứt cho kết toàn chiều dài hố khoan thí nghiệm lần thực Nút ghi vết nứt cần phải phục hồi sau lần thí nghiệm đánh dấu thay lớp cao su bên trước hạ thiết bị xuống vùng Tuy nhiên, thiết bị thăm dò hố khoan hình có giá thuê mua tương đối đắt, lúc nhận biết vết nứt mà bị khép chặt sau giai đoạn tạo áp lực, phải đổ đầy chất lỏng vào hố khoan TRÌNH ĐỘ CHUYÊN MÔN CỦA NGƯỜI THỰC HIỆN VÀ CHỨNG CHỈ THIẾT BỊ 7.1 Thí nghiệm viên – Có thể tiến hành thí nghiệm tạo vết nứt thuỷ lực vị trí khác loại đá khác Do yêu cầu trường mà phải định cách nhanh chóng, làm thay đổi kết thí nghiệm Do đó, người giám sát thí nghiệm phải người có hiểu biết sâu sắc lý thuyết phương pháp thí nghiệm phải có kinh nghiệm thực tế thực thí nghiệm với nhiều loại đá, nhiều chiều sâu nhiều vị trí 7.2 Người khoan – Quan trọng chất lượng khoan để giữ cho hố khoan theo phương thẳng đứng mặt cắt hố khoan gần hình tròn 7.3 Chứng thiết bị - Phải kiểm tra qui định vận hành dụng cụ thiết bị Qui định vận hành thường yêu cầu hiệu chuẩn thiết bị hệ thống đo TRÌNH TỰ ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx 8.1 Khoan hố khoan (hầu hết trường hợp theo phương thẳng đứng) tới chiều sâu thí nghiệm Sử dụng khoan lõi có mũi khoan kim cương phương pháp lấy lõi khoan liên tục tạo thành hố khoan có hình dạng tròn nhẵn 8.2 Lựa chọn vùng đá cứng không bị nứt hố khoan để thí nghiệm, từ lõi khoan, từ hay nhiều máy đo địa vật lý (như compa, khối lượng thể tích, thiết bị thăm dò hố khoan) chúng hoạt động 8.3 Để làm kín đoạn hố khoan thí nghiệm, hạ nút đóng kiểu chân xoè đến chiều sâu thí nghiệm xác định trước tạo áp lực thuỷ lực để thổi phồng nút áp vào thành hố khoan Việc tạo áp lực, thường sử dụng nước, thực bề mặt máy bơm áp lực cao truyền tới nút qua ống vòi mềm 8.4 Với nút neo chặt vào thành hố khoan (trong giai đoạn thí nghiệm áp lực lên nút MPa đủ), tạo áp lực thuỷ lực (thường sử dụng nước) đoạn hố khoan thí nghiệm nút với tốc độ lưu lượng không đổi Tốc độ thay đổi hố khoan khác nhau, phụ thuộc tính thấm đá (tính thấm cao tốc độ cao) Nguyên tắc chung tạo vết nứt thuỷ lực phút kể từ bắt đầu tăng áp lực đoạn thí nghiệm Trong suốt trình tạo áp lực lên đoạn thí nghiệm, phải trì áp lực lên nút cao MPa so với áp lực đoạn thí nghiệm để đảm bảo không bị rò rỉ Khi đá bị nứt, tức đạt đến áp lực phá huỷ Khi ngừng bơm mà không mở đường áp lực áp lực bị giảm đột ngột dừng lại mức thấp gọi áp lực đóng Việc tạo áp lực theo chu trình lặp lại với tốc độ lưu lượng tạo áp lực phá huỷ thứ cấp (là áp lực cần thiết để làm mở lại vết nứt nước tạo trước đó), giá trị tăng thêm áp lực đóng 8.5 Ghi lại liên tục toàn trình tạo áp lực theo biểu đồ áp lực-thời gian tốc độ lưu lượng-thời gian 8.6 Khi kết thúc thí nghiệm, tiến hành mở thông áp lực đóng nhằm cho phép nút trở lại đường kính ban đầu Toàn phận lắp ráp nút đóng kiểu chân xoè di chuyển tới đoạn thí nghiệm rút khỏi hố khoan 8.7 Công cụ phổ biến để xác định hướng vết nứt thuỷ lực nút ghi vết nứt Hạ nút cần khoan dây treo tới đoạn hố khoan thí nghiệm sau tạo vết nứt thuỷ lực thổi căng nút tới áp lực lớn áp lực phá huỷ thứ cấp áp lực đóng (lấy giá trị lớn hơn) Điều nhằm đảm bảo nút mở vết nứt cách nhẹ nhàng cho phép lớp cao su xung quanh tạo vết hằn vết nứt tốt Sử dụng thiết bị khảo sát hố khoan la bàn từ trường (hoặc loại hồi chuyển) để chụp ảnh mặt gắn la bàn mà thể góc phương vị điểm cố định nút Sau tạo áp lực khoảng 30 phút, làm xẹp nút ghi vết nứt khôi phục lại Xác định vết hằn vết nứt hướng so với điểm cố định nút để định hướng theo hướng bắc Chú thích – Như đề cập 6.5.2 sử dụng thiết bị âm hố khoan thiết bị địa vật lý khác để lập đồ vết nứt Các kỹ thuật nhanh tốn số kỹ thuật cho kết ba chiều hữu ích Thông thường kỹ thuật phải có khảo sát trước sau thí nghiệm Tuy nhiên đề cập, phương pháp lúc nhận biết TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 vết nứt bị khép chặt sau giai đoạn tạo áp lực thí nghiệm số phương pháp yêu cầu hố khoan phải đổ đầy chất lỏng TÍNH TOÁN 9.1 Tổng quát - Việc tính toán ứng suất trường nêu sử dụng phổ biến cho hố thí nghiệm thẳng đứng Sử dụng biểu đồ áp lực - thời gian, mô tả hình 1, để xác định kết thí nghiệm cần thiết cho việc tính toán; hiểu biết hình thái vết nứt thành hố khoan cần thiết để áp dụng phương trình phù hợp diễn dịch cách xác phép tính 9.2 Vết nứt tthẳng đứng - Nếu ứng suất thẳng đứng ứng suất nhỏ nhất, thí nghiệm tạo vết nứt thẳng đứng Trong trường hợp này, tính ứng suất thẳng đứng từ trọng lượng đá nằm tầng thí nghiệm sau: n σ ν = ∑ γ i Di (1) i =1 đó: 9.2.1 σν = ứng suất theo phương đứng, γi = trọng lượng đơn vị trung bình lớp đá thứ i nằm phía tầng thí nghiệm, Di = chiều dày lớp đá thứ i, n = tổng số lớp đá nằm phía tầng thí nghiệm Các ứng suất theo phương ngang – Có thể tính toán ứng suất theo phương ngang sau: σ h = PS (2) σ H = T + 3σ h − Pc1 − P0 (3) đó: σh = ứng suất nhỏ trường theo phương ngang, σH = ứng suất lớn trường theo phương ngang, Ps = áp lực đóng tầng thí nghiệm, Pc1 = áp lực phá huỷ tầng thí nghiệm, P0 = áp lực chất lỏng tầng thí nghiệm, T = cường độ chịu kéo đá bị phá huỷ thuỷ lực Chú thích - Nếu ghi lại áp lực bề mặt, giá trị ’’tầng thí nghiệm’’ tương ứng xác định cách cộng áp lực đỉnh (tương đương với cột chất lỏng bề ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx mặt tầng thí nghiệm) với giá trị bề mặt ghi Mất mát ma sát nhỏ dùng nước (là chất lỏng thường dùng để tạo vết nứt) bỏ qua 9.2.2 Áp lực phá huỷ (Pc1) đạt tạo vết nứt thể đỉnh đường cong áp lực - thời gian chu kỳ tạo áp lực Sau vết nứt mở ra, chất lỏng tràn vào làm áp lực giảm đột ngột Dừng bơm để xác định áp lực đóng ( Ps), áp lực đạt vết nứt khép lại Trong chu kỳ vết nứt không kéo dài đủ xa từ hố khoan thí nghiệm (tối thiểu lần đường kính hố khoan) giá trị áp lực đóng có xu hướng tương đối lớn Trong chu kỳ tiếp tục bơm khoảng thời gian ngắn (yêu cầu phút) sau vết nứt mở lại Bây vết nứt xem đủ dài áp lực đóng gần với ứng suất theo phương ngang nhỏ Trừ vết nứt cắt qua khe nứt hở có trước phận nút, áp lực đóng giữ gần không đổi từ chu trình sang chu trình khác Một số phương pháp xác định áp lực đóng đường cong áp lực - thời gian trình bày Lee Haimson Lee, M Y., and Hiamson, B C., ‘’Statistical Evaluation of Hydraulic Fracturing Stress Measurement Parameters,’’ Int Rock Mech and Mininf Sci., Vol 26, 1989, pp 447-456 9.2.3 Cường độ chịu kéo (T) số mà thay đổi theo tốc độ chất tải, kích thước mẫu, kích thước hạt phương thức thí nghiệm Có thể xác định cường độ chịu kéo phòng thí nghiệm sử dụng phải xét đến yếu tố chắn Không trực tiếp xác định T hố khoan thí nghiệm Tuy nhiên, giả thiết cách chắn đá bị nứt nước hoàn toàn khép lại kết thúc chu kỳ tạo áp lực, áp lực cần để mở lại vết nứt chu kỳ tạo áp lực thứ hai (áp lực mở lại vết nứt, áp lực tạo vết nứt trở lại, Pc2) dùng thay cho Pc1 phương trình sau: σ H = 3σ h − Pc − P0 (4) 9.2.3.1 Hai phương trình giống trừ phương trình giả thiết Pc2 = Pc1 – T cường độ chịu kéo đá sau bị nứt (đã xảy chu kỳ đầu tiên) Nếu vết nứt khép lại hoàn toàn, độ dốc đường cong áp lực - thời gian giống chu kỳ vết nứt mở độ dốc thay đổi Điểm thay đổi độ dốc xem Pc2 Nếu vết nứt không đóng lại hoàn toàn, độ dốc đường cong áp lực-thời gian không giống với chu kỳ phương pháp xác định gián tiếp T không sử dụng Chỉ nên xác định Pc2 từ chu kỳ thứ hai mà vết nứt tượng xói mòn rời rạc hạt xảy Một phương pháp xác định Pc2 khách quan từ đường cong áp lực-thời gian trình bày Lee Haimson 9.2.4 Xác định hướng ứng suất theo phương ngang từ phương trình sau: hướng σH = hướng vết nứt thẳng đứng hướng σh = hướng vuông góc với hướng vết nứt thẳng đứng TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 9.2.4.1 Việc xác định dựa giả thiết (đã kiểm chứng thực nghiệm) vết nứt bắt đầu xuất kéo dài dọc theo đường sức kháng nhỏ nhất, đường vuông góc với ứng suất nhỏ 9.3 Các vết nứt ngang thẳng đứng – Khi σν ứng suất tổng nhỏ nhất, vết nứt từ hố khoan thí nghiệm có hướng theo phương ngang Tuy nhiên thành hố khoan, phân bố ứng suất đá nguyên khối tạo vết nứt thẳng đứng theo hướng σH Vì vậy, vết nứt nước ban đầu có hướng thẳng đứng, chu kỳ đường cong áp lực-thời gian có dạng trình bày 9.2 Tuy nhiên, chu kỳ tiếp theo, vết nứt mở rộng, thông thường định hướng lại theo phương vuông góc với ứng suất nhỏ nhất, chuyển thành vết nứt ngang Áp lực đóng tương ứng giảm xuống giá trị xấp xỉ ứng suất thẳng đứng Nút ghi vết nứt thiết bị siêu âm hố khoan hình xác định lại xác xuất vết nứt thẳng đứng vết nứt ngang Hình dạng vết nứt cho phép tính toán trực tiếp ba ứng suất chính: σ h = PS1 (5) σ H = T + 3σ h − Pc1 − P0 hoặc: σ H = 3σ h − Pc − P0 (6) σ v = PS đó: Ps1 = áp lực đóng ban đầu, Ps2 = áp lực đóng thứ hai 9.3.1 Nếu lượng chất lỏng bơm vào vết nứt tính toán đủ để kéo dài vết nứt không lớn đến lần đường kính suốt chu kỳ tạo áp lực, vết nứt thẳng đứng áp lực đóng tương ứng tồn đến chu kỳ Sau đó, giá trị áp lực đóng giảm liên tục (thường đến chu kỳ) đạt đến tình trạng đóng ổn định thứ hai trùng với phát triển vết nứt ngang Giá trị áp lực đóng tồn chu kỳ áp lực lớn 9.4 Vết nứt ngang - Khi σν ứng suất nhỏ thành lỗ thí nghiệm có phân lớp ngang, xiên có tính không đồng theo phương ngang khác, chí số nhỏ, nhiều vết nứt theo phương ngang phát triển Trong trường hợp ứng suất tính toán từ thí nghiệm tạo vết nứt nước σν: σ v = PS 9.4.1 (7) Đánh giá mặt định lượng ứng suất theo phương ngang sau : 10 ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx σ H ≥ σ h ≥ σ v ( = PS ) (8) 9.5 Các vết nứt nghiêng – Đôi xảy vết nứt nghiêng Điều phương ứng suất bị nghiêng đáng kể so với trục hố khoan thí nghiệm mặt phẳng vuông góc với trục Trong trường hợp hãn hữu sử dụng cách tính 9.2 9.3 để ước tính ứng suất mặt phẳng vết nứt bị lệch 15o so với trục thẳng đứng Cornet Valette đề xuất phương pháp xác để xác định ứng suất trường trường hợp _ Cornet, F H., and Valette, B., ‘’ In Situ Stress Determination from Hydraulic Injection Test Data,’’ Journal of Geophysical Reseach, Vol 89, 1984, pp 11527-11537 10 BÁO CÁO 10.1 Mục đích phần để thiết lập yêu cầu tối thiểu cho báo cáo hoàn thành báo cáo ứng dụng Có thể bổ sung chi tiết khác phù hợp, thay đổi trình tự hạng mục cần thiết 10.2 Phần giới thiệu: 10.2.1 Mục đích thí nghiệm; ví dụ dùng cho thiết kế hầm, thiết kế đường hầm áp lực, mô tả hình thành kiến tạo 10.2.2 Chi tiết vị trí thí nghiệm, bao gồm đồ (tốt đồ địa hình) có kinh độ vĩ độ 10.2.3 Lý lựa chọn vị trí thí nghiệm theo mục đích thí nghiệm 10.2.4 Chi tiết hố khoan thí nghiệm, độ nghiêng hố khoan, đường kính, chiều sâu, phương pháp khoan, lõi khoan có, mực nước ngầm hố khoan áp lực chất lỏng bất thường hố có tồn 10.2.5 Địa chất vị trí thí nghiệm, bao gồm bảng tóm tắt địa chất khu vực địa chất cục bộ, loại đá loại đá gặp hố khoan, địa chất chi tiết đoạn hố khoan thí nghiệm phần trước sau đoạn hố khoan thí nghiệm, mô tả kết cấu địa chất tổng quát chỗ đứt đoạn, hình thành khe nứt, nếp gấp hình thành kiến tạo 10.3 Phương pháp thí nghiệm: 10.3.1 Mô tả chi tiết thiết bị công tác lắp đặt thiết bị bao gồm sơ đồ, danh sách gồm tên, số hiệu, tiêu chuẩn nhóm thiết bị hiệu chuẩn gần 10.3.2 Mô tả chi tiết trình tự thí nghiệm thực tế tốc độ lưu lượng, số chu kỳ tạo áp lực lưu lượng chất lỏng dùng cho chu kỳ Đồng thời phải nêu rõ thứ tự thí nghiệm sở lựa chọn chiều sâu thí nghiệm 11 TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 10.3.3 Nếu thiết bị trình tự thí nghiệm thực tế thay đổi so với yêu cầu phương pháp thí nghiệm này, cần phải ghi thay đổi lý thay đổi; đồng thời trình bày ảnh hưởng thay đổi tới kết thí nghiệm 10.4 Phần sở lý thuyết: 10.4.1 Phải trình bày định nghĩa rõ ràng tất công thức dùng để chiết giảm kết quả; ghi giả thiết áp dụng công thức hay giới hạn áp dụng công thức trình bày ảnh hưởng chúng tới kết thí nghiệm 10.4.2 Trình bày mức độ điều kiện địa điểm thí nghiệm thực tế thoả mãn với giả thiết nêu phương trình chiết giảm kết Trình bày hệ số hay phương pháp dùng để hiệu chỉnh kết điều kiện khác 10.5 Phần Kết quả: 10.5.1 Sử dụng biểu đồ áp lực - thời gian, lưu lượng - thời gian để lập bảng nêu rõ thứ tự thí nghiệm, chiều sâu, áp lực lỗ rỗng, số chu kỳ áp lực phá huỷ, áp lực mở lại vết nứt, áp lực đóng tốc độ lưu lượng tương ứng Đưa copy số đọc ban đầu vào phần phụ lục Giải thích rõ điều chỉnh phương pháp dùng để xác định áp lực khác cần cho việc tính ứng suất 10.5.2 Sử dụng biểu đồ phác hoạ vết nứt để lập bảng nêu rõ thứ tự thí nghiệm, chiều sâu, độ nghiêng hướng vết nứt (hoặc hướng độ nghiêng vết nứt theo thuật ngữ địa kỹ thuật) Trong phần phụ lục phải bao gồm mô hình xác vết hằn vết nứt nút ghi vết nứt ảnh hình trụ hố khoan thăm dò siêu âm (phụ thuộc vào phương pháp thí nghiệm sử dụng) 10.5.3 Ghi lại ứng suất theo phương đứng phương ngang bảng tính mẫu bảng tổng hợp ghi rõ số thứ tự thí nghiệm, chiều sâu thí nghiệm, áp lực phá huỷ áp lực mở lại vết nứt, hai, áp lực đóng, cường độ chịu kéo (nếu phù hợp) lựa chọn với giá trị ứng suất thẳng đứng, ứng suất ngang nhỏ nhất, ứng suất ngang lớn hướng ứng suất ngang lớn tính thí nghiệm 10.5.4 Nên trình bày dạng đồ thị độ lớn hướng ứng suất (ví dụ: hàm số chiều sâu, phép chiếu nổi) 10.5.5 Có thể bao gồm kiểu phân tích trình bày kết khác phù hợp, trạng thái ứng suất cấu trúc đá thí nghiệm (nếu có nhiều một), thay đổi ứng suất theo chiều sâu, quan hệ trạng thái ứng suất đo với địa chất khu vực cục bộ, hai, cần nêu rõ kiểu đứt đoạn, mối quan hệ ứng suất đo với mặt đứt đoạn khu vực hay cục bộ, hai, khác 10.6 Đánh giá sai số: 10.6.1 Đánh giá sai số liên quan đến sai sót thiết bị điện tử việc xác định áp lực khác Pc1, Pc2, Ps 12 ASTM D4645-04 TCVN xxxx:xx 10.6.2 Tính ảnh hưởng sai số đo nên ứng suất trạng thái tính toán giá trị áp lực tuyệt đối phần trăm, hai trị số ứng suất nêu 10.7 Cần trình bày hai phụ lục: bao gồm tất số liệu thu thập trường trình tạo vết nứt, biểu đồ áp lực - thời gian, tốc độ lưu lượng - thời gian, phục lục thứ hai bao gồm thông tin phác hoạ vết nứt thành hố khoan, bao gồm hướng vết nứt so với phương bắc 11 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ SAI SỐ 11.1 Độ xác – Tại thời điểm, tính chất vật liệu đá kiểm tra theo phương pháp này, nên việc tạo nhiều vị trí thí nghiệm có đặc tính đồng thực chi phí đắt Bất khác quan sát mẫu thí nghiệm, người thí nghiệm, hay khác thí nghiệm phòng Tiểu ban D 18.12 mong chờ đề xuất nhằm giải vấn đề để tạo phát triển kết luận có độ xác hợp lý Không có giá trị tham khảo đá chấp nhận phương pháp thí nghiệm này; vậy, xác định sai số 12 CÁC TỪ KHOÁ 12.1 Hố khoan; áp lực chất lỏng; tạo vết nứt thuỷ lực; ứng suất trường TÓM TẮT CÁC THAY ĐỔI (1) Bổ sung phần Tóm tắt thay đổi ghi đề mục Mục (2) Bổ sung cho thông số chủ yếu, Mục (3) Bổ sung phần tham khảo thành Mục đánh số lại mục sau (4) Bổ sung tham khảo D 653, D 2113, D 3740, D 5079,, D 6026 vào mục tham khảo (5) Xoá từ ‘’nguy hiểm’’ thay từ ‘’phá huỷ’’ phần thuật ngữ tất phần khác (6) Bổ sung từ ‘’khép’’ sau từ ‘’mở lại’’ mục 2.1.3 (7) Bổ sung từ ‘’thường’’ trước từ ‘’giả định’’ mục 2.1.5 (8) Bổ sung với D 3740 khả mục ý nghĩa sử dụng (9) Thay đổi ‘’thể bằng’’ thànhi ‘’để lại dấu vết trên’’ mục 4.1.4 (10) Thay đổi ký hiệu ứng suất thẳng đứng phương trình để thống với liệt kê kí hiệu bên phương trình (11) Trong phần liệt kê ký hiệu dùng cho phương trình ‘’ khối lượng thể tích trung bình’’ thay ‘’trọng lượng đơn vị’’ 13 TCVN xxxx:xx ASTM D4645-04 (12) Xoá bỏ câu cuối tiêu đề mục ‘’ Các vết nứt nghiêng’’ (13) Bổ sung thích vào mục 8.7 cách sử dụng phương pháp địa vật lý bên hố khoan để xác định hướng vết nứt (14) Tham khảo thay đổi thành Lee, M Y., and Hiamson, B C., ‘’Statistical Evaluation of Hydraulic Fracturing Stress Measurement Parameters,’’ Int Rock Mech and Mininf Sci., Vol 26, 1989, pp 447-456 (15) Câu sau bổ sung vào mục 8.2.3 “ Cường độ chịu kéo xác định phòng thí nghiệm sử dụng phải xét đến yếu tố chắn ‘’ (16) Câu sau bổ sung vào mục 8.2.3.1 “Một phương pháp xác định Pc2 khách quan từ đường cong áp lực-thời gian trình bày Lee Haimson’’ (17) Bỏ ‘’Băng’’ từ bảng ghi Hình Hiệp hội ASTM chức đánh giá hiệu lực quyền sáng chế xác nhận với hạng mục đề cập tiêu chuẩn Người sử dụng tiêu chuẩn phải ý việc xác định hiệu lực quyền sáng chế nguy xâm phạm quyền hoàn toàn trách nhiệm Hiệp hội Tiêu chuẩn Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm duyệt lại vào lúc năm xem xét lần sửa đổi gì, chấp thuận thu hồi lại Mọi ý kiến khuyến khích nhằm sửa đổi tiêu chuẩn tiêu chuẩn bổ sung phải gửi thẳng tới Trụ sở ASTM Mọi ý kiến nhận xem xét kỹ lưỡng họp Ủy ban kỹ thuật có trách nhiệm người đóng góp ý kiến có thẻ tham dự Nếu nhận thấy ý kiến đóng góp không tiếp nhận cách công người đóng góp ý kiến gửi thẳng đến địa Ủy ban tiêu chuẩn ASTM sau đây: Tiêu chuẩn bảo hộ ASTM, 100 Barr Habor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States Để in riêng tiêu chuẩn (một hay nhiều bản) phải liên lạc với ASTM theo địa 610-832-9585 (điện thoại), 610-832-9555 (Fax), service@astm.org (e-mail); qua website ASTM (www.astm.org) 14 ... địa chất đo ứng suất phương pháp khác cho thấy, hầu hết trường hợp số ứng suất thẳng ứng gần thẳng ứng 5.3 Việc xác định ứng suất trường tạo vết nứt thuỷ lực phức tạp độ rỗng đá, vết nứt tự nhiên,... 3.2.5 Các ứng suất theo phương ứng phương ngang – thông thường ba ứng suất trường giả thiết ứng suất tác d ng theo phương thẳng ứng hai ứng suất lại tác d ng mặt phẳng nằm ngang ASTM D4 645-04... phù hợp diễn d ch cách xác phép tính 9.2 Vết nứt tthẳng ứng - Nếu ứng suất thẳng ứng ứng suất nhỏ nhất, thí nghiệm tạo vết nứt thẳng ứng Trong trường hợp này, tính ứng suất thẳng ứng từ trọng