本發明公開了一種水壓致裂地應力測量裝置，屬于水壓致裂。

背景技術：

1、水壓致裂法作為國際巖石力學學會1987年推薦的深部地應力測試方法，通過高壓注水誘導巖體破裂并分析壓力響應參數（如劈裂壓力、重張壓力），已成為深孔地應力測量的核心手段。其標準設備包括地面管路控制系統、高壓水泵、孔內推拉閥、上下封隔器及壓裂花管，測試流程遵循“封隔器膨脹-試驗段加壓-數據采集-設備回收”的標準化操作。

2、然而，在特殊水文地質條件下，尤其是當鉆孔位于勘探平洞、河谷低高程區域或存在承壓水層時，孔內地下水位高于孔口導致的涌水現象，將引發以下問題：1、封隔器下放失效：涌水產生的向上推力超過設備自重，導致封隔器無法抵達預定深度；2、推拉閥狀態失控：持續涌水壓力迫使推拉閥處于非設計狀態（壓縮態），阻斷封隔器膨脹所需的注水通道，致使測試流程中斷。

3、針對上述技術問題，亟需一種可以實現在涌水鉆孔內自由下放的測量裝置，并保證控制閥在高壓水作用下的可控性。

技術實現思路

1、本發明的目的在于，提供一種水壓致裂地應力測量裝置以解決現有技術中鉆孔內涌水時，測量裝置無法依靠自重下放，同時，涌水的持續壓力會使得推拉閥處于非設計狀態，繼而阻斷測試流程的技術問題。為實現上述目的，本發明提出了一種水壓致裂地應力測量裝置，具體方案如下：

2、一種水壓致裂地應力測量裝置，包括：依次連通的進水模塊、控制閥、封隔模塊和過水閥；

3、所述進水模塊與所述控制閥頂部連通；

4、所述控制閥內設有流體切換組件，用于切換流體通道，以實現涌水排放和注水路徑的切換；

5、所述控制閥底部設置有第一通道和第二通道；所述第一通道貫穿所述封隔模塊的試驗段并連通所述過水閥，用于在涌水工況下將涌水排出所述控制閥外或注水工況下向試驗段注水；

6、所述第二通道向所述封隔模塊的兩組可膨脹式封隔器注水，使其膨脹形成所述試驗段；

7、所述試驗段用于在注水工況下承受高壓水以產生巖層裂縫，并通過壓力傳感器實時監測水壓數據，以計算地應力參數；

8、所述過水閥底部設有可啟閉的蓋板，并與所述第一通道和第二通道連通，所述蓋板在涌水工況下開啟，或者在注水工況下關閉。

9、優選的，所述流體切換組件包括：分倉結構、第一流體切換模塊和第二流體切換模塊；

10、所述分倉結構將所述控制閥的閥體內部分隔為多個倉體，用于分配流體路徑；

11、所述第一流體切換模塊用于控制導通所述第二通道與封隔器的注水路徑，或導通所述進水模塊與試驗段的注水路徑；

12、所述第二流體切換模塊用于控制導通所述第一通道與泄水槽的排水路徑，或導通所述第一通道與試驗段的注水路徑。

13、優選的，所述分倉結構具體包括：上隔板、中隔板和下隔板；

14、所述上隔板、中隔板和下隔板將所述閥體分隔為自上而下的第一倉體、第二倉體、第三倉體和第四倉體；

15、所述第一倉體與第四倉體通過閥壁孔連通，所述第二倉體與所述第二通道連通，所述第三倉體的側壁設置有泄水槽。

16、優選的，所述第一流體切換模塊包括：第一中空閥桿、第一彈性件和第一通孔；

17、所述第一中空閥桿的第一端與所述進水模塊連通，第二端滑動貫穿所述第一倉體與第二倉體；

18、所述第一彈性件連接所述中隔板與所述第一中空閥桿的第二端；

19、所述第一通孔設于第一中空閥桿的側壁，用于在所述第一彈性件的作用下切換至第二倉體或第一倉體，以導通第二通道與封隔器或進水模塊與試驗段。

20、優選的，所述第二流體切換模塊包括：第二中空閥桿、第二彈性件、第二通孔和第三通孔；

21、所述第二中空閥桿的第一端與所述第一通道連通，第二端滑動貫穿第三倉體與第四倉體；

22、所述第二彈性件連接所述中隔板與所述第二中空閥桿的第二端；

23、所述第二通孔和第三通孔軸向設于第二中空閥桿的側壁；所述第二通孔用于在所述第二彈性件的作用下切換至第三倉體內，以導通第一通道與泄水槽；

24、所述第三通孔用于在所述第二彈性件的作用下切換至第四倉體內，以導通第一通道與試驗段。

25、優選的，所述過水閥包括：高壓水驅動組件和泄水通道；

26、所述過水閥頂部與所述第一通道連通；

27、所述高壓水驅動組件與所述第二通道連通，用于通過高壓水控制所述蓋板的關閉；

28、所述泄水通道通過連通所述第一通道與過水閥底部的進水口，用于在鉆孔內涌水沖擊開啟蓋板時將涌水導入第一通道向上排泄。

29、優選的，所述高壓水驅動組件包括軸向液壓桿和拉桿；

30、所述軸向液壓桿的一端與所述第二通道連通，另一端經所述拉桿與所述蓋板鉸接；

31、當高壓水推動所述軸向液壓桿時，所述拉桿驅動蓋板閉合，以封閉所述進水口。

32、優選的，還包括過濾器；

33、所述過濾器設置在所述進水模塊與所述控制閥之間，用于對高壓水進行過濾。

34、優選的，所述過濾器內設置有至少兩級可拆卸的過濾杯。

35、優選的，所述進水模塊包括高壓水泵和鉆桿；

36、所述高壓水泵與所述鉆桿連通；

37、所述鉆桿與所述控制閥連通，用于向所述控制閥提供高壓水。

38、有益效果：（1）本發明在涌水鉆孔內，可將孔內涌水通過過水閥、控制閥進行排泄，從而解決了孔內涌水造成的設備不能正常下放的問題。

39、（2）本發明提出的過濾器可以過濾高壓水雜質，防止了高壓水中雜質堵塞控制閥及下部裝置的問題，而且便于拆卸沖洗，使用方便快捷。

40、（3）本發明提出的控制閥工作原理不同于常規的推拉閥，可以規避常規的推拉閥在孔內水壓向上的作用力下無法張開的問題。本控制閥不受下部壓力水的影響，可控性大大提高。

技術特征：

1.一種水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，包括：依次連通的進水模塊、控制閥、封隔模塊和過水閥；

2.根據權利要求1所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述流體切換組件包括：分倉結構、第一流體切換模塊和第二流體切換模塊；

3.根據權利要求2所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述分倉結構具體包括：上隔板、中隔板和下隔板；

4.根據權利要求3所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述第一流體切換模塊包括：第一中空閥桿、第一彈性件和第一通孔；

5.根據權利要求3所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述第二流體切換模塊包括：第二中空閥桿、第二彈性件、第二通孔和第三通孔；

6.根據權利要求1所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述過水閥包括：高壓水驅動組件和泄水通道；

7.根據權利要求6所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述高壓水驅動組件包括軸向液壓桿和拉桿；

8.根據權利要求1所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，還包括過濾器；

9.根據權利要求8所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述過濾器內設置有至少兩級可拆卸的過濾杯。

10.根據權利要求1所述的水壓致裂地應力測量裝置，其特征在于，所述進水模塊包括高壓水泵和鉆桿；

技術總結
本發明屬于水壓致裂技術領域，公開了一種水壓致裂地應力測量裝置，包括依次連通的進水模塊、控制閥、封隔模塊和過水閥；進水模塊與控制閥頂部連通；控制閥內設有流體切換組件，用于切換流體通道；控制閥底部設有第一通道和第二通道；第一通道貫穿封隔模塊的試驗段并連通過水閥，用于將涌水排出或向試驗段注水；第二通道向封隔模塊的兩組可膨脹式封隔器注水，使其膨脹形成試驗段；試驗段用于承受高壓水以產生巖層裂縫，以計算地應力參數；過水閥底部設有可啟閉的蓋板，并與第一通道和第二通道連通，蓋板在涌水工況下開啟，或在注水工況下關閉。本發明可以實現測量裝置在涌水鉆孔內自由下放，并保證控制閥在高壓水作用下的可控性。

技術研發人員：楊文超,范新宇,董剛,雷雙超,任超,宋明剛,肖玲
受保護的技術使用者：中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24