wsm analysis guideline overcoring

Proyecto mapa de mundo estrs Directrices: Overcoring

1

Anlisis de datos overcoring J. Reinecker, O.Stephansson y A. Zang

Introduccin Overcoring anlisis de estrs (Leeman 1964) pertenece a los mtodos de alivio del pozo (Amadei y Stephansson, 1997) y se utiliza para estimar el tensor de tensin tridimensional completa in situ. La idea principal detrs de las tcnicas de alivio es aislar parcialmente o completamente una muestra de roca desde el campo de tensin en los alrededores de la masa de la roca y supervisar su respuesta de deformacin re-equilibrio. Para convertir valores medidos tensin al estrs requiere informacin del mdulo de Young de la roca y coeficiente de Poisson. Detalles sobre los diferentes mtodos de overcoring pueden encontrarse en Amadei y Stephansson (1997), Sjberg et al (2003) y Hakala et al (2003). Las medidas overcoring son comunes en la ingeniera civil y minera y llevado a cabo para el diseo y control de las aberturas subterrneas. La calidad de la medida depende de los problemas tcnicos como perforacin, encolado, overcoring se resuelven y bien las caractersticas de la roca como anisotropa, discontinuidades y heterogeneidad son conocidas (Hakala et al., 2003). Debido a razones tcnicas, las medidas son en su mayora cerca de las superficies libres (por ejemplo, superficie de la tierra, pared del tnel) y por lo tanto estn influenciadas por las actividades de topografa, erosin y excavacin. Sin embargo, en la mayora de los casos las mediciones se realizan para obtener informacin sobre el estado local de estrs y no para determinar el campo de tensin tectnica regional. Por lo tanto, overcoring datos no se recogen ampliamente en la base de datos de WSM.

Hay muchas variaciones de medidas overcoring. Mtodos de alivio de la perforacin pueden ser subdivididos en medidas de tensin en la pared de la perforacin de agujeros poco profundos (por ejemplo, CSIR (Leeman & Hayes 1966)) y medidas de tensin en perforaciones profundas (por ejemplo, USBM (Merrill 1967), la clula CSIRO HI (Worotnicki & Walton 1976)). Overcoring cepas se puede medir en el extremo plano del pozo (por ejemplo, Leeman 1971), hemi-esfrico al final de la perforacin (por ejemplo, Sugawara et al. 1986), as como en el extremo cnico del pozo (por ejemplo, Kobayashi et al. 1997, Sugawara & Obara 1995). Todas las clulas de cepa permiten determinar el estado de la tensin de una sola medicin 3D. Profundo doorstopper sistemas de calibre (Thompson et al. 1997, Thompson & Martino 2000) permiten overcoring mediciones a tan grande como 1200 m de profundidad. Hoy en da, sobre una base regular en proyectos subterrneos se utiliza perforacin del agujero piloto seguido de overcoring. Entonces, el doorstopper es la siguiente tcnica ms usada, principalmente realizada en roca altamente tensionada cuando la fractura es demasiado intensa para permitir la perforacin del agujero piloto (Ljunggren et al., 2003).

Figura 1: General camina en overcoring ilustrado por la sonda Borre (de Hakala et al., 2003).

Multilizer PDF Translator Free version - translation is limited to ~ 3 pages per translation.



2

Descripcin general de la tcnica de overcoring Overcoring consiste en instalar un instrumento de medicin de la tensin en condiciones de servidumbre en el fondo de un pozo, o en una pequeo dimetro perforacin piloto concntrico perforado en la base de un agujero ms grande. El instrumento o el celular es overcored entonces con una broca de perforacin ms grande, que efectivamente alivia el estrs acta sobre el cilindro hueco de la roca (Fig. 1). Se miden las tensiones inducidas por la clula cepa antes, durante y despus de overcoring (Fig. 2). La diferencia de tensin se utilizan para atrs-calcular las tensiones que actan sobre el cilindro de roca antes de asumir overcoring continuo, homogneo, isotrpico y comportamiento elstico lineal-roca. Ello es necesario el conocimiento de las propiedades elsticas de la roca (mdulo de Young y coeficiente de Poisson), generalmente determinada por pruebas de presin biaxial en el cilindro de roca overcored in situ. Dependiendo de la cepa - medicin instrumento, las tensiones en el plano bidimensional ortogonal al eje de perforacin, o el tensor tensin tridimensional completa (magnitudes y orientaciones) en la pared del pozo, puede entonces ser determinada.

Adicional a la cepa propiedades datos y roca, la siguiente informacin tambin son necesarios para la interpretacin: colar la temperatura de la clula mientras overcoring, temperatura de agua (entrada y salida), registrador de datos temperatura, presin de agua de perforacin, taladro velocidad de rotacin, empuje del taladro, taladro par, profundidad de la perforacin, distancia a la superficie libre siguiente (tnel, caverna, rebaje, eje, pozo, cantera, pendiente) y la distancia a estructuras tectnicas. Cambios de temperatura a la celda de roca o cepa durante overcoring tienen efectos adversos sobre los resultados y por lo tanto, es importante minimizar las variaciones de temperatura (Martino et al. 1997).

Figura 2: Ejemplo de cepas medido antes, durante y despus de overcoring. Biaxial pruebas despus de overcoring se realiza para determinar las propiedades elsticas de la roca. (de Hakala et al., 2003)

Datos overcoring y tensin tectnica Evaluacin del estrs de la roca mediante tcnicas de overcoring requiere la asuncin de comportamiento ideal roca: continuo, homogneo, isotrpico y elstica lineal. Lamentablemente se cumplen estas condiciones rara vez totalmente en macizos rocosos que causan errores (exactitud). Incluso cuando se cumplen las condiciones ideales, una dispersin de los resultados siempre produce (precisin). Revisar Amadei y Stephansson (1997)




3

varios estudios y encontr que la variabilidad esperada es por lo menos 10-20%, incluso en condiciones ideales de roca. Para magnitudes de tensin absoluta imprecisin de al menos 1-2 MPa, independientemente de su componente de estrs o valor medido y una variabilidad relativa adicional de al menos el 10% se divulga para overcoring datos utilizando la sonda Borre (Sjberg et al., 2003). La variacin de la orientacin es grande, especialmente en los casos cuando dos de las principales tensiones son similares en magnitud, generalmente ms grande y luego 15 . Estructuras rocosas diferentes pueden afectar las tensiones in situ a diferentes escalas (Amadei y Stephansson, 1997). En particular, insercin de anisotropa debido a microfisuras asociados con la descarga de la roca debe tenerse en cuenta cuando se analizan medidas de tensin a gran profundidad. Calidad de roca es un factor importante al medir tensiones in situ y grandes errores intrnsecos pueden crearse si la anisotropa no es tomada en cuenta. Grandes estructuras tales como defectos pueden actuar como "in-situ" los lmites del dominio de estrs y tensin la magnitud y la orientacin pueden cambiar al cruzar esos lmites (Amadei y Stephansson, 1997).

El volumen de roca involucrado en medidas de tensin define la escala del estado de estrs estimado. Con baja muestra volmenes (e.g. overcoring), la ausencia y presencia de defectos es altamente variable y los valores de tensin pueden ser muy diferentes de un punto a otro. Como el espcimen aumentar volumen (ej.: Desbloqueos de perforacin, solucin del plano de falla), la muestra de los defectos se convierte cada vez ms estadsticamente representativa, hasta el representante volumen elemental (REV) se alcanza. El concepto de REV se aplica a todas las propiedades de la roca y las condiciones que se ven afectadas por defectos y es especialmente pertinente para los datos de estrs. Segn Hudson y Harrison (2000), REV se define como un volumen de roca para que el tamao de la muestra probada contiene un nmero suficiente de defectos para el valor "medio" de la tensin para ser razonablemente consistente con la repeticin de pruebas. El campo lejano stress in situ (estrs Super-REV) es el que requeriramos para el campo de tensin tectnica. En el diseo de excavacin subterrnea, sin embargo, un valor local campo cercano estrs estructural debido a defectos actuando sobre roca pequea volmenes (sub-REV estrs) pueden ser crucial para la estabilidad de la estructura como un todo y vale la pena medir. Para tensiones tectnicas regionales Zoback y Zoback (1991) reclaman una variedad de procesos no-tectnico que afectan a las tensiones in situ cerca de la superficie de la tierra para dominar el estrs los datos de las mediciones overcoring. Porque es muy difcil probar el origen tectnico de la tensin medida, overcoring datos en profundidades menos de 100 m no se cree que ser confiablemente indicativo del campo de tensin regional en las profundidades del midcrustal. Por lo tanto, superficial overcoring datos de estrs se dan una calidad comparable baja aunque la calidad de la medicin en s mismo es excelente.

Clasificacin de calidad mundial de estrs mapa Todos los datos en la base de datos de WSM son calidad clasificado para facilitar la comparacin entre diferentes indicadores de orientacin de estrs (soluciones mecanismo focal por ejemplo, fracturas de resistencia inducida por perforacin, overcoring). La calidad ranking criterios para orientaciones estrs determinados de overcoring medicin de tensin se presenta en la tabla 1. Tabla 1: Criterios de clasificacin de calidad WSM para overcoring hincapi en medidas (s.d. = desviacin estndar). A-calidad B-calidad C-D-calidad E-calidad

" 11 medidas con profundidad 300 m y s.d. 12

" 8 mediciones con profundidad 100 m y s.d. 20



" mediciones < 2 o profundidad < 10 m o s.d. > 40

" Mediciones en menos de dos radios de excavacin se extiende desde la pared de la excavacin de pozos

" Distancia a topogrfico cuenta con menos de tres veces la altura de la caracterstica topogrfica



World Stress Map Project Guidelines: Overcoring

4

References Amadei, B. and O. Stephansson (1997): Rock stress and its measurement. - 490 pp., Chapman & Hall (London). Hakala, M., J. A. Hudson, and R. Christiansson (2003): Quality control of overcoring stress measurement data. - Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 40

Hudson, J. A. and J. P. Harrison (2000): Engineering rock mechanics. - 456 pp., Elsevier (Oxford). , 1141-1159.

Kobayashi S., T. Yamaguchi, and T. Yoshikawa (1997): Initial stress estimation in rock using ultrasonic. - In: Proceedings of the International Symposium Rock Stress, Japan, Sugawara, K. and Y. Obara (eds), AA Balkema, Rotterdam, pp 161-166.

Leeman, E. R. (1964): The measurement of stress in rock Parts I, II and III. - J. South Afr. Inst. Min. Metall.,

Leeman, E. R. and D. J. Hayes (1966): A technique for determining the complete state of stress in rock 65, 45-114 and 254-284.

using a single borehole. - In: Proceedings 1 Congress International Society of Rock Mechanics, stLisbon, Volume 2, pp. 17-24.

Ljunggren, C., Y. Chang, T. Janson, and R. Christiansson (2003): An overview of rock stress measurement methods. -Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 40, 975-989.

Martino, J. B., P. M. Thompson, N. A. Chandler, and R. S. Read (1997): The in situ stress program at AECL's Underground Research Laboratory, 15 years of research (1982-1997). - 100 pp., NWMD, Ontario Hydro, Canada. Merrill, R. H. (1967): Three component borehole deformation gage for determining the stress in rock. - US Bureau of Mines Report of Investigation RI 7015. Sjberg, J., R. Christiansson, J. A. Hudson (2003): ISRM Suggested Methods for rock stress estimation Part 2: overcoring methods. - Int. J. Rock Mech. Min. Sci., 40

Sugawara, K., Y. Obara, K. Kaneko, T. Aoki (1986): Hemispherical-ended borehole technique for , 999-1010.

measurement of absolute rock stress. - In: O Stephansson (ed), Rock Stress and Rock Stress Measurements, Centek Publishers, Lulea, Sweden, pp. 207-216.

Sugawara, K. and Y. Obara (1995): Rock stress and rock stress measurements in Japan. - In: Proceedings International Workshop on Rock Stress Measurement at Great Depth, Tokyo, Japan, pp. 1-8. Thompson, P. M., R. Corthesy, and M. H. Leite (1997): Rock stress measurements at great depth using the modified doorstopper gauge. - In: Proceedings of the International Symposium Rock Stress, Japan, Sugawara K & Obara Y (eds), AA Balkema, Rotterdam, pp. 59-64. Thompson, P. M. and J. Martino (2000): Application of the Doorstopper gauge system to deep in situ rock stress determinations. - Report No. 06819-REP-01200-10019-R00, Atomic Energy of Canada Limited. Worotnicki, G. and R. J. Walton (1976): Triaxial hollow inclusion gauges for determination of rock stresses in-situ. - In: Supplement to Proceedings ISRM Symposium on Investigation of Stress in Rock, Advances in Stress Measurement, Sydney, The Institution of Engineers, Australia, Suppl. pp. 1-8. Zoback M. D. and M. L. Zoback (1991): Tectonic stress field of North America and relative plate motions. - In: The Geology of North America, Decade Map Vol. 1, Neotectonics of North America. Geological Society of America, Boulder, pp. 339-366.

World Stress Map Project, 2008

wsm analysis guideline overcoring

Documents