JPS6250591A - 岩体内のき裂挙動評価に基づく水圧破砕法による地殻応力計測法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエネルギー資源開発の一環をなす地熱開発、地
震予知あるいは核廃棄物や石油の地下保管などに関連す
る分野の発明であって水圧破砕法により地下大深度の坑
井壁の岩体のき裂挙動を調べ地殻応力を計測する方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来地殻開発、地震予知、核廃棄物ならびに石油の地下
保管等の目的で地殻応力計測法が各国の研究者間で鋭意
、研究が進められており、いずれも−国の産業民生と深
くかかわっており、他国に先んじて先端技術を開発する
必要があると同時に：我が国の産業ならびに科学技術基
盤強化にとって重要なことである。このような理由で、
現在盛んに地殻応力計測が実施され、従来の方法の改良
が研究されている。

地殻応力の計測評価法には、大別して（Ａ）応力解放法
、（Ｂ）水圧破砕による方法の二つがある。

（八）法は、第１２図のように地表４より坑井１を掘削
し、この坑井１の外側を円筒状にくり抜きオーバーコア
リング用坑井２を造ることにより応力が解放されて生じ
る坑井１の変形量を坑井１の底面１ａあるいは側面１ｂ
に設置したひずみゲージ３により計測し、この解放ひず
みから応力を計算する方法である。

（Ｂ）法は、第１図に示すように坑井１の所要計測区間
を栓（パッカー）２により上下二ケ所で遮断し、この区
間に高圧ポンプ３により高水圧を負荷して坑井壁を水圧
破砕し割れ（き裂）を作り、このときの水圧の時間履歴
と作成されたき裂方位とから応力を算定する方法である
。

これら（Ａ）、（Ｂ）の方法の内、（Ａ）法においては
、大深度ではひずみゲージの設置が困難なこと、ひずみ
ゲージからの信号の検出が困難なことから、坑道を利用
して人間が地中深くまで入れるような好条件に恵まれな
い限り、その適用範囲は地表近傍に限られている。この
ため、数百メートル泉源の地下に対して適用可能な方法
としては（Ｂ）法が有るのみである。

（Ｂ）の水圧破砕方法において加圧区間に作成されるき
裂には縦き裂と横き裂の２種類がある。前者は坑井の母
線に沿って生じるき裂（第２図ａ）であり、これを縦き
裂と云う。後者は坑井を横切って生じるき裂く第２図ｂ
）であり、これを人工横断き裂と云う。水圧の時間変化
を模式的に示すと第３図のようになる。第３図において
ｐｂは送水により生じたき裂が急激に大きくなり始める
ときの水圧、Ｐｓｂは送水を停止することにより閉じた
き裂が、再び送水することにより開き始めるときの水圧
、Ｐｓは送水系を閉じたとき（シャットイン）の水圧で
ある。これらは、それぞれ破断水圧、き裂開口圧、き裂
閉口圧と呼ばれる。

（Ｂ）の方法による地殻応力評価方法は次の（ｉ）〜（
ｉｉｉ　）の３つに分けられる。

（１）基本型計測法 地殻主応力の一つが鉛直であるという仮定（鉛直仮定）
に基づき、縦き裂に関する次の関係式を用いて地殻応力
を評価する。

Ｐｓｂ　＝　−３σ５＋σ、　−Ｐｏ（１）σ、　＝　
−Ｐｓ　　　　　　　　　　　　　（２）ここに、σ□
、σ５は水平面内の主応力（１σＨ１〉　１σｈｌ）　
である。また、Ｐｏは間隙水圧である。

（１１）縦き裂バイパス型計測法 縦き裂をパッカーを越えて成長させて（第４図）、水を
加圧区間内から加圧区間外に漏れ（リーク）させて測定
する方法である。この場合は、式（２）の代わりに次式
を用いる。

σｈ＝−ｆＰｓ　　　　　　　　　　　　　　（Ｊここ
に、ｆは室内実験と数値シミュレーションから決定され
る係数であり、通常０．６が用いられる。

＜　ｉｉｉ　）深度比例型計測法 地殻応力が深度に比例して分布していると庸定し、この
比例係数をＰｓ、　Ｐｓｂに関する多数の測定データか
ら評価する。

（発明が解決しようとする問題点） さて、地殻応力は、地下の地質学的構造条件の影響を受
けるため、（ｉ）の前提条件である鉛直仮定ならびに（
ｉｉｉ　）の前提条件である深度比例仮定は必ずしも妥
当ではない。特に、地下構造運動の盛んな環太平洋地域
や地中海沿岸地域さらには熱応力の影響下にある地熱地
帯では、これらの前提条件は成立していと考えるべきで
ある。一方（ｉｉ）の方法は、あらかじめ応力状態を規
定するような前提条件を置いてはいないが、一つの深度
の応力を完全に定めるためには、２本の互いに傾きの異
なる坑井におけるそれぞれ２ケ所の水圧破砕データを必
要とするため膨大な経費と時間と労力を必要とし、坑道
壁を利用した小孔径小深度の坑井を用いる場合を除いて
非現実的で実用性がない。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上述の坑井深部の水圧破砕法の改良手段を提供
することを目的と、大深度の坑井壁を水圧破砕しながら
、地殻応力分布を計測する方法に係る。

上述のように、従来地殻応力分布にいかなる前提条件も
課さず、大深度での地殻応力分布を計測評価できる方法
はこれまで存在しなかった。

本発明は、大深度にふける地殻応力を、応力分布に対し
いかなる条件も課さず計測評価することを目的とするも
のである。地熱抽出のための地下システムあるいは核廃
棄物や石油などの地下保管シテスムなどの設計において
、さらには、地震発震機構の解明と地震予知において、
地殻応力分布は主要データであり、本発明はこれらの分
野の基盤技術を開発することを目的とするものである。

本発明は坑井を所要深度まで掘削する第１工程と、掘削
したコアサンプル検査、孔径検層、音波検層、ボアホー
ルテレビューア検層の何れか１種又は２種以上により坑
井壁の状態を調べ水圧破砕を実施する個所を選定し、水
平な人工予き裂を入れる第２工程と、前記子き裂に隣接
する区間で予き裂を含まない区間にストラドルパッカー
等の塞栓装置を設置し高圧送水して縦き裂を造る第３工
程と、前記子き裂を含む区間を加圧区間とするように坑
井に塞栓装置を設置し、高圧送水して予き裂を核とする
横断き裂を造る第４工程と、前工程までに作成されたき
裂の坑井壁面上の形を型撮りパッカーあるいはポアホー
ルテレビューア等ニヨり調べ、作成された各き裂の方位
を測定する第５工程と、前記坑井に縦き裂、人工横断き
裂及び／又は天然横断き裂にき裂を生ずる際の微細き裂
の初生水圧Ｐｆ、き袋開口圧Ｐｓｂ　、き袋開口圧Ｐｓ
を送水ポンプの水圧の経時変化より求める第６工程と、
前工程で型撮りまたはボアホールテレビューア検層によ
り得られたき裂の方位と各圧力とを記録し、これら測定
ファクターを演算して地殻の主応力を求める第７工程と
の結合より成ることを特徴とする岩体内のき裂挙動評価
に基づく水圧破砕法による地殻応力計測法である。

（実施例） 本発明の地殻応力計測法を実施する態様を図面について
具体的に説明する。

第１図は本発明の水圧破砕法の概念図である。

１は坑井、５はこの坑井に設けたパフカー（塞栓）６は
高圧ポンプ、７は計測器、８は水タンク、９はストラド
ルパッカー塞栓、１０はき裂を示す。

第２図（ａ）は坑井１に生じた縦き裂１１、第２図（ｂ
）は坑井１を横切って生じた横断き裂１２を示す。

本発明は地殻応力計測方法の発明である。本発明の方法
の実施過程を以下工程順に述べる。

（１）水圧破砕実験 （１−１）坑井１を所要深度まで掘削する。

（１−２）　　コアサンプル検査、孔径検層、音波検層
ボアホールテレビューア積層により坑井壁の状態を調べ
水圧破砕を実施する個所を選定する。

（１−３）水平な人工予備き裂（予き裂）１３を入れる
。予き裂の入れ方はドリル１５を坑井壁面で回転して水
平に削りとりによって溝づけをするかウォータージェッ
トによって削り取りにより円周方向に溝っけをすればよ
い。

（１−４）予き裂に隣接する区間で予き裂を含まない区
間にストラドルパフカー９を設置する。高圧ポンプ３で
送水し縦き裂１１を作る。送水サイクルは４〜５回くり
返す。

第５図に送水サイクルと水圧の時間変化の具体例を示し
た。

（１−５）予き裂を含む区間を加圧区間とするようにス
トラドルパッカー９を設置し、（１−４）と同じ走査を
行って予き裂を核とする横断き裂を作る。

（１−６）　（１−４）、（１−５）のき裂の坑井壁面
上の形を型取りパブカーあるいはボアホールテレビュー
アにより調べ、作成されたき裂の方位を定める。

（２）水圧破砕実験結果を用いた地殻応力の評価まず、
評価に必要な基礎式について述べる。

以下下指標ｌ、ｊ　は１．２．３を取るものとする。

地殻主応力をσ、と表示し、 ［σ１１〉　１σ２１〉　［σ３　Ｉであるとする。

坑井軸を×３軸とする直角座標系０−Ｘ、Ｘ２Ｘ、なら
びに円筒座標系０−ηθ２を第６図のように導入する。

坑井内の水圧をＰ、地殻応力をσ貝、合体のポアソン比
をνとすると、坑井壁面上の応力さて、水圧破砕により
作成されるき裂としては、前述のように縦き裂と横断き
裂があり、この内、横断き裂には予き裂を核として形成
ささる人工横断き裂と、天然の弱部に沿って作成される
天然の横断き裂がある。以下、これらのき裂それぞれに
対し成立する基礎式を詳述する。

縦き裂 坑井壁面内の最大垂直応力をσ、とすると、σ、が最大
となる位置にσ、と垂直に微細き裂が生じ、水圧の上昇
とともに、これらが成長合体して縦き裂が形成さ゛れる
（第７図）。縦き生じる周方向位置をθ＝θｏ１岩体の
抗張力をＴとすると次式が成立する。

ここに、Ｐｆは微細き裂の初生水圧を表わし、第１回目
の送水サイクルで水圧が始めて時間に比例しなくなった
ときの水圧として定義される。き裂再開口は、σ　が零
になったときに生じる。すなわち さらに、縦き裂が成長するに伴い、き裂開は坑井軸に垂
直な平面内での最小圧縮応力に垂直な平面となる（第８
図）。したがってき裂閉口圧に対し次式が成立する。

σ２　＝　−Ｐｓ　　　　　　　　　　　　（９）ここ
に、 天然横断き裂 加圧区間内を天然の弱部が横切っていると、この弱部に
沿ってき裂が成長する場合が生じる。このき裂の再開口
は、き裂開に直交する方向の垂直応力Ｓｎが零になった
とき生じる。すなわち坑井壁上で ここに、Ｐｓｂｎは天然横断き裂のき裂開口であり、■
はき裂再開口が最初に生じる周方向位置を表わす角度で
ある。また、Ｓｎは Ｓｎ　＝Σ　ｂｌｊ　（θ）σｉＪ＋８（θ）Ｐ　　　
　Ｑ３）１、Ｊ （ｌ≧Ｊ） であり、ｂｏ、（θ）、Ｂ（θ）はき裂開の法線ベクト
ルの方向余弦（ｎ、）　　により表示されるθの既知関
数である。また、送水系を閉じる（シャットイン）と、
地殻応力のき裂開に垂直な方向の成分と水圧が平衡する
。すなわち Ｓｏｎ　　＝−Ｐｓｎ　　　　　　　　　　　　Ｑ４）
ここに、Ｐｓｎは天然横断き裂のき裂閉口圧である。

また、 であり、ＣＩＪはｎｔにより表示される既知係数である
。

人工横断き裂 水平な予き裂を核としてき裂が作成されると、水圧破砕
の初期段階ではき裂はほぼ水平に成長し、その後縁送水
量の増大に伴って、き裂は地殻応力の最小圧縮応力に垂
直となる。したがって、人工横断き裂のき裂開印圧Ｐｓ
ａに対し、初期ではｔｙ３３＝　−Ｐｓａ　　　　　　
　　　　　ＱΦ十分送水した後では ａ３＝　−ｐｓａ　　　　　　　　　　　ＣＬ’ｌ）が
成立する。また、き裂開印圧Ｐｓｂａに対しが成立する
。ここに、Ｏ，はき裂再開口が最初に生じる点の周方向
位置を表わす角度である。また、Ｓｎａはき裂面に直交
する方向の垂直応力の坑井壁面上での値を表し、次のよ
うに表示される。

ここに、ｄ目（θ）、０（θ）は予き裂先端での応力集
中の強さを表わすθの関数であり、予き製形状が明確な
場合には既知である。

次に、これら３種のき裂に対する水圧破砕時の水圧の時
間変化と、型撮りまたはボアホールテレビューアにより
計測したき裂方位とを用いて地殻応力を評価する方法を
場合側に述べる。なお計測により得られるデータは表１
のようになる。

表１　原記録から採取されるデータ Ｐｆ　　・・・微細き裂の初生水圧 Ｐｓｂ　　・・・き裂開印圧 Ｐｓ　　・・・き裂開印圧 θ０　・・・縦き裂の生ずる周方向位置Ｐｓｂｎ・・・
天然横断き裂を生ずるき裂開印圧Ｐｓｎ　　・・・天然
横断き裂のき裂開印圧ｎ１　　・・・き裂面の法線ベク
トルの方向余弦Ｐｓｂａ・・・人工横断き裂の生ずる開
口圧Ｐｓａ　　・・・人工横断き裂の生ずる開口圧以下
、縦き裂、天然横断き裂及び人工横断き裂をそれぞれり
、　ＴＮ及びＴＡと略記する。

ケースＩＬＬ、ＴＮのデータを利用できる場合未知量は
σｓｔ（σ１．・σ」１）とＯの７個である。これを式
（６）　、　（７）　、　（８）　、　（９）　、αυ
ＩＱ２１Ｉα荀の７方程式から定める。

ケースＩＩ：Ｌ、ＴＡのデータを利用できる場合未知量
はσＩＪ（σＩＪ＝σｊｔ）　とＨ，の７個である。こ
れを式（６）　、　（７）　、　（８）　、　（９）　
、αｅ（またはα７１）α１１０．　Ｑ９）の７方程式
を用いて定める。

ケースＩＩＩ　：Ｌ、ＴＡ、　ＴＮのデータを利用でき
る場合この場合、予き裂の形状が明確かどうかにより、
以下のケースｌｌｌ−１またはケースｍ−２を用いる。

ケースニー１：予き製形状が明確であり、したがって式
（イ）のｄｉｊ（θ）　Ｄ（θ）が既知の場合 未知量はσ１」（σｉＪ”　σｊｔ）　と［相］、＠、
ｏ：＞８−個である。これを式（８）　、　（９）　、
αυ、（２）、α砿αｅ（または０７１）α訊　α■の
８方程式を用いて定める。

ケースｍ−’２：　予き製形状が明確でなく、したがっ
て式（至）のｄ、Ｊ（θ）　Ｄ（θ）が既知でない場合
： 未知量はσ＋ｉ（σｌＪ＝　σ４．）心の他にＰｆをと
る。これを式（６）、　（７）、　（８）、　（９）、
　Ｑｌ）、面。

０４）、αＯ（またはα旬の８方程式を用いて定める。

以上の手続をフローチャートで表すと第９図のようにな
る。

第９図について、本発明方法の工程の順序にそって説明
する。

（１）坑井１の掘削をする。

（２）　　コアサンプル調査、孔径、検層、音波検層、
ボアホールテレビューア検層等により坑井壁面の健全性
を評価し、水圧破砕を実施するに適する個所、すなわち
坑井壁面の堅固な個所を選定する。

（３）水平予き裂を人工的に入れる。この水平予き裂を
入れる方法は適当であるが、第１Ａ図に示すようにパフ
カー（塞栓）を設けてドリル１５を回転して、水平に溝
をけずり又は條づけをして、高圧送水により水平予き裂
１３を入れればよい。

（４）次に第１Ａ図に示すように、予き裂に隣接する区
間Ｂで予き裂を含まない区間にストラドルパッカー６を
設置し、高圧ポンプ３で高圧送水し、縦き裂１１を作る
。送水サイクルは第５図に示すように４〜５回繰り返す
。

このときのポンプの送水水圧の時間変化を測定し、き裂
開印圧（Ｐｓｂ　、　Ｐｓｂｎ　　、　Ｐｓｂａ　　）
、き裂開印圧（Ｐｓ　、　Ｐｓｎ、　Ｐｓｂａ）、微細
き裂初生水圧（Ｐｆ）を測定する。

これと同時に型撮りパフカーあるいはボアホールテレビ
ューア等で調べ、作成された各き裂の方位（θ。、ｎｌ
）を測定する。

ここで膏体の材料定数として膏体の抗張力をＴとし、膏
体のポアソン比をνとし、坑井の状態ケースＩ、ｎ、Ｉ
、ｌｌｌ−１，Ｉ−２に従い解析をする。

ケースＩは縦き裂と天然横断き裂とが交互するときであ
り、微細き裂の初生水圧（Ｐ、）を（６）式。

（７）式より求める。

坑内水圧Ｐは既知であり、縦き裂の生ずる周方向位置を
θ＝θ。とじ、き裂開印圧Ｐｓｂは（８）式より求め、
き裂閉口Ｐｓは（９）式より求める。

加工区間内を天然の局面が横切っていると、この局面に
沿ってき裂が成長する。

このき裂の再開口は、き装面に直交する方向の垂直応力
Ｓｎが零になったとき生ずる。

き裂開印圧Ｐｓｂを弐〇１）９式叩により求め、き裂開
印圧Ｐｓは弐〇〇より求める。

式Ｑｌ）、Ｑ２１．α■、α０において、Ｐｓｂｎは天
然横き裂のあるときのき裂開印圧の意でｎを付したもの
である。Ｐｓｎは同じく天然漢き裂のあるときのき裂開
印圧の意でｎを付して区別した。

ケース■の場合は縦き裂と人口横断き裂とがある場合で
、縦き裂を生ずるき裂初生圧Ｐｆは式（６）。

式（７）により求め、き裂開印圧Ｐｓｂｎは式（８）に
より求め、き裂開印圧Ｐｓｎは式（９）により求める。

人口横断き裂を生ずるき裂開印圧Ｐｓｂａは式０印１式
α■より求める。Ｐｓｂａのａは人工の意で区別した。

き裂開印圧Ｐｓａは式００１式α力より求めた。

ケースＩ−１は縦き裂、天然横断き裂１人口横断き裂の
ある場合で、き裂開印圧Ｐｓｂは式（８）、き裂開印圧
Ｐｓは式（９）により求める。

天然横断き裂を生ずるき裂開印圧Ｐｓｂｎは式αＤ。

式αりにより求める。き裂開印圧Ｐｓｎは弐〇４．１に
より求める。

人口横断き裂を生ずるき裂開印圧Ｐｓｂａは式０８）。

式αつより求める。

以上の測定値を演算して地殻応力を求める。

ケースｌｌｌ−２は縦き裂、天然横断き裂１人口横断き
裂とがある場合で、測定方法はケースｌｌｌ−１と同様
である。

以上の測定値を少くとも４ケ所求めて地殻応力を演算し
て求めるのである。

（実験例） 本発明による方法を適用して、東北大学東へ幡平実験フ
ィールドで実験を行った。深度５００ｍの抗弁に四つの
ゾーン（ゾーン１〜４）を選定し、各ゾーンに予き裂を
入れ、２〜３回の水圧破砕を行った。水圧破砕結果を表
２に示す。このデータを用いて前述の方法により地殻応
力評価を行った結果が第１０図、第１１図である。なお
、ゾーン１．２．４にはケース１．ゾーン３にはケース
Ｉ−２の手法を適用した。

第１０図は東へ幡平実験フィールドの地殻主応力の深さ
方向分布を示す図、第１１図は東へ幡平実験フィールド
の地殻応力の主軸の方向を示す図であり、図はウルツ投
影図法で画いた図で上半球に投影して求めたもの、αは
σ３方向と鉛直方向とのなす角度を示す。

発明の構成に必要な要件は次の通りである。

〔１〕何らかの方法で坑井壁に水平子き裂を作成し、水
圧破砕によりこれを核として横断き裂を作る。

（２）前記四つのケース、すなわち、ケースＩ、ケース
■、ケース■−１，ケースＩ［Ｉ−２のいずれかの手法
により、１本の抗弁における２ケ所又は３ケ所の水圧破
砕データから所要深度における地殻応力全成分を定める
。

本発明の水圧破砕法の特徴は格別の前提条件即ち地殻主
応力の一つが鉛直であるという仮定（鉛直仮定）を設け
ずに水圧破砕より測定圧力値（Ｐｆ。

ｐｓｂ、　Ｐｓ　）及びき裂の方位とにより地殻応力を
演算して求められるので、極めて正確な地殻応力の決定
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第１Ａ図は本発明方法を実施する水圧破砕試
験の概念図、 第２図（ａ）、（６）はそれぞれ縦き裂と、横断き裂と
を示す斜視図、 第３図は水圧破砕時の水圧の時間変化を示す模式図、 第４図は縦き裂バイパス型模式図、 第５図は東へ幡平実験フィールド水圧破砕法の測定波形
図、 第６図は抗弁と座標系との関係の説明図、第７図は微細
き裂の初生と縦き袋形成との関係を示す説明図、 第８図は縦き裂の成長を示す説明図、 第９図は地殻応力決定のフローチャート図、第１０図は
東へ幡平実験フィールドの地殻応力の深さ方向分布を示
す特性図、 第１１図は東へ幡平実験フィールドの地殻応力の主軸の
方向を示す特性図、 第１２図は従来の応力解方法（Ａ）の概念を示す断面図
である。 ■・・・抗弁　　　　　　　１ａ・・・抗弁底面１ｂ・
・・抗弁側面 ２・・・オーバーコアリング用抗弁 ３・・・ゲージ　　　　　　４・・・地表５・・・パブ
カー（塞栓）　６・・・高圧ポンプ７・・・計測器　　
　　　　訃・・水タンク９・・・ストラドルパッカー（
塞栓） １０・・・き裂　　　　　　　１１・・・縦き裂１２・
・・横断き裂　　　　　１３・・・人工予き裂（予き裂
）１４・・・微細き裂 Ｐ・・・抗弁内の水圧　　　ＰＯ・・・間隙水圧Ｐｂ・
・・送水により生じたき裂が急激に大きくなり初めると
きの水圧（破断水圧） Ｐｓｂ・・・き裂閉口圧　　　Ｐｓ・・・き裂閉口圧Ｐ
ｆ・・・微細き裂の初生水圧 Ｐｓｂｎ・・・天然横断き裂を生ずるき裂閉口圧Ｐｓｎ
・・・天然横断き裂の生ずるき裂閉口圧Ｐｓｂａ・・・
人工横断き裂の生ずるき裂閉口圧Ｐｓａ・・・人工縦き
裂の生ずるき裂閉口圧σ１．（σ１．σ２．σ３）・・
・地殻主応力σ、・・・抗弁壁面内の最大垂直部カ シ・・・膏体のポアソン比　σ１・・・地殻応力Ｘｌ＋
　Ｘ２．Ｘ３（Ｚ）　”’座標軸θ、θ。・・・縦き裂
の生ずる周方向位置（方位）ｎ、・・・き装面の法線ベ
クトルの方向余弦″７′１・・・水平面内での最小垂直
応カフ□・・・水平面内での最大垂直応力 α・・・σ３方向と鉛直方向とのなす角度Ｂ区間 埼聞 第５図 第６図 Ｘ３．ｚ 第７図 北　　　　　　　　　　に ゾ゛ニンｆ（２（７０リ　　　　　　ソ゛−ン２（３３
０ｍ）ゾ゛−７３（３５θリ　　　　　　ヂ゛−７４（
３ｉ３０ｗｔ）手　　続　　補　　正　　書 昭和６０年１０月２４日 特許庁長官　　宇　　賀　　道　　部　　殿１、事件の
表示 昭和６０年特許願第１９０２２１号 ２、発明の名称 膏体内のき裂挙動評価に基づく水圧破砕法による地殻応
力計測法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　　東北大学長　石田名香雄 ４、代理人 図面第１Ａ図を別紙訂正図の通りに訂正する。 （訂正）明　　　細　　　書 １、発明の名称　　膏体内のき裂挙動評価に基づく水圧
破砕法による地殻応力計測 法 ２、特許請求の範囲 １、　坑井を所要深度まで掘削する第１工程と、掘削し
たコアサンプル検査、孔径検層、音波検層、ボアホール
テレビューア検層の何れか１種又は２種以上により坑井
壁の状態を調べ水圧破砕を実施する個所を選定し、水平
な人工予き裂を入れる第２工程と、前把手き裂に隣接す
る区間で予き裂を含まない区間にストラドルパッカー等
の塞栓装置を設置し高圧送水して縦き裂又は天然横断き
裂を造る第３工程と、前把手き裂を含む区間を加圧区間
とするように坑井に塞栓装置を設置し、高圧送水して予
き裂を核とする人工横断き裂又は天然横断き裂を造る第
４工程と、前記工程までに作成されたき裂の坑井壁面上
の形を型撮りパフカーあるいはボアホールテレビューア
等で調べ、作成された各き裂の方位を測定する第５工程
と、前記坑井に縦き裂、人工横断き裂及び／又は天然横
断き裂にき裂を生ずる際の微細き裂の初生水圧Ｐｔき裂
開印圧Ｐｓｂ、き裂開印圧ＰＳ送水ホンブの水圧の経時
変化より求める第６工程と、前工程で型撮りまたはボア
ホールテレビューア検層により得られたき裂の方位と各
圧力とを記録し、これら測定ファクターを演算して地殻
の主応力を求める第７工程との結合より成ることを特徴
とする膏体内のき裂挙動評価に基づく水圧破砕法による
地殻応力計測法。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明はエネルギー資源開発の一環をなす地熱開発、地
震予知あるいは核廃棄物や石油の地下保管などに関連す
る分野の発明であって水圧破砕法により地下大深度の坑
井壁の居住のき裂挙動を調べ地殻応力を計測する方法に
関するものである。 （従来の技術） 従来地熱開発、地震予知、核廃棄物ならびに石油の地下
保管等の目的で地殻応力計測法が各国の研究者間で鋭意
、研究が進められており、いずれも−国の産業民生と深
くかかわっており、他国に先んじて先端技術を開発する
必要があると同時に：我が国の産業ならびに科学技術基
盤強化にとって重要なことである。このような理由で、
現在盛んに地殻応力計測が実施され、従来の方法の改良
が研究されている。 地殻応力の計測評価法には、大別して（Ａ）応力解放法
、（Ｂ）水圧破砕による方法の二つがある。 （Ａ）法は、第１２図のように地表４より坑井ｌを掘削
し、この坑井１の外側を円筒状にくり抜きオーバーコア
リング用坑井２を造ることにより応力が解放されて生じ
る坑井１の変形量を坑井１の底面１ａあるいは側面１ｂ
に設置したひずみゲージ３により計測し、この解放ひず
みから応力を計算する方法である。 （Ｂ）法は、第１図に示すように坑井ｌの所要計測置間
を栓（パッカー）５により上下二ケ所で遮断し、この区
間に高圧ポンプ６により高水圧を負荷して坑井壁を水圧
破砕し割れ（き裂）を作り、このときの水圧の経時変化
と作成されたき裂方位とから応力を算定する方法である
。 これら（Ａ）、　（Ｂ）の方法の内、（Ａ）法において
は、大深度ではひずみゲージの設置が困難なこと、ひず
みゲージからの信号の検出が困難なことから、坑道を利
用して人間が地中法（まで入れるような好条件に恵まれ
ない限り、その適用範囲は地表近傍に限られている。こ
のため、数百メートル泉源の地下に対して適用可能な方
法としては（Ｂ）法が有るのみである。 （Ｂ）の水圧破砕方法において加圧区間に作成されるき
裂には縦き裂と横き裂の２種類がある。前者は坑井の母
線に沿って生じるき裂く第２図ａ）であり、これを縦き
裂と云う。後者は坑井を横切って生じるき裂く第２図ｂ
）であり、これを横断き裂と云う。水圧の時間変化を模
式的に示すと第３図のようになる。第３図においてＰ、
は送水により生じたき裂が急激に大きくなり始めるとき
の水圧、Ｐｓｂは送水を停止することにより閉じたき裂
が、再び送水することにより開き始めるときの水圧、Ｐ
ｓ送水系を閉じたとき（シャットイン）の水圧である。 これらは、それぞれ破断水圧、き裂開印圧、き裂開印圧
と呼ばれる。 （Ｂ）の方法による地殻応力評価方法は次の（１）〜（
ｉｉｉ　）の３つに分けられる。 （ｉ）基本型計測法 地殻主応力の一つが鉛直であるという仮定（鉛直仮定）
に基づき、縦き裂に関する次の関係式を用いて地殻応力
を評価する。 Ｐ−ｂ”　　３　σ５＋σＨ＝　ｐ。（１）σｈ　＝　
−Ｐ、　　　　　　　　　　　　　（２）ここに、σ□
、σ、は水平面内の主応力（１σＨｌ＞　　ｌσｈｌ）
である。また、Ｐｏは間隙水圧である。 （ｉｉ）縦き裂バイパス型計測法 縦き裂をバッカーを越えて成長させて（第４図）、水を
加圧区間内から加圧区間外に漏れ（リーク）させて測定
する方法である。この場合は、式（２）の代わりに次式
を用いる。 σ５＝　−ｆＰ、　　　　　　　　　　　　（３）ここ
に、ｆは室内実験と数値シミュレーションから決定され
る係数であり、通常０．６が用いられる。 （ｉｉｉ　）深度比例型計測法 地殻応力が深度に比例して分布していると仮定しく深度
比例仮定）、この比例係数をＰＳ＋ＰＳｂに関する多数
の測定データから評価する。 （発明が解決しようとする問題点） さて、地殻応力は、地下の地質学的構造条件の影響を受
けるため、（ｉ）の前提条件である鉛直仮定ならびに（
ｉｉｉ　）の前提条件である深度比例仮定は必ずしも妥
当ではない。特に、地下構造運動の盛んな環太平洋地域
や地中海沿岸地域さらには熱応力の影響下にある地熱地
帯では、これらの前提条件は成立していないと考えるべ
きである。一方（１１）の方法は、あらかじめ応力状態
を規定するような前提条件を置いてはいないが、一つの
深度の応力を完全に定めるためには、２本の互いに傾き
の異なる坑井におけるそれぞれ２ケ所の水圧破砕データ
を必要とするため膨大な経費と時間と労力を必要とし、
坑道壁を利用した小孔径小深度の坑井を用いる場合を除
いて非現実的で実用性がない。 （問題点を解決するための手段） 本発明は上述の坑井深部の水圧破砕による地殻応力計測
法の改良手段を提供することを目的とし、大深度の坑井
壁を水圧破砕することにより、地殻応力分布を計測する
方法に係る。 上述のように、従来地殻応力分布にいかなる前提条件も
課さず、大深度での地殻応力分布を計測評価できる方法
はこれまで存在しなかった。 本発明は、大深度における地殻応力を、応力分布に対し
いかなる条件も課さず計測評価することを目的とするも
のである。地熱抽出のための地下システムあるいは核廃
棄物や石油などの地下保管シテスムなどの設計において
、さらには、地震発震機構の解明と地震予知において、
地殻応力分布は主要データであり、本発明はこれらの分
野の基盤技術を開発することを目的とするものである。 本発明は坑井を所要深度まで掘削する第１工程と、掘削
して得られるコアサンプルの検査、孔径検層、音波検層
、ボアホールテレビューア検層の何れか１種又は２種以
上により坑井壁の状態を調べ水圧破砕を実施する個所を
選定し、水平な人工予き裂を入れる第２工程と、前把手
き裂に隣接する区間で予き裂を含まない区間にストラド
ルパッカー等の塞栓装置を設置し高圧送水して縦き裂又
は天然横断き裂を造る第３工程と、前把手き裂を含む区
間を加圧区間とするように坑井に塞栓装置を設置し、高
圧送水して予き裂を核とする人工横断き裂又は天然横断
き裂を造る第４工程と、前工程までに作成されたき裂の
坑井壁面上の形を型撮りパッカーあるいはボアホールテ
レビューア等により調べ、作成された各き裂の方位を測
定する第５工程と、前記坑井に縦き裂、人工横断き裂及
び／又は天然横断き裂にき裂を生ずる際の微細き裂の初
生水圧Ｐｆ、き裂開印圧ＰＳｂｓき裂開印圧Ｐ５を送水
ポンプの水圧の経時変化より求める第６．工程と、前工
程で型撮りまたはボアホールテレビューア検層により得
られたき裂の方位と各圧力とを記録し、これら測定ファ
クターを演算して地殻の主応力を求める第７工程との結
合より成ることを特徴とする膏体内のき裂挙動評価に基
づく水圧破砕法による地殻応力計測法である。 （実施例） 本発明の地殻応力計測法を実施する態様を図面について
具体的に説明する。 第１図は本発明の水圧破砕法の概念図である。 １は坑井、５はこの坑井に設けたパッカー（塞栓）、６
は高圧ポンプ、７は計測器、８は水タンク、９はストラ
ドルパッカー塞栓、１０はき裂を示す。 第２図（ａ）は坑井１に生じた縦き裂１１、第２図（ｂ
）は坑井１を横切って生じた横断き裂１２を示す。 本発明は地殻応力計測方法の発明である。本発明の方法
の実施過程を以下工程順に述べる。 （１）水圧破砕実験 （１−１）坑井１を所要深度まで掘削する。 （１−２）　　コアサンプル検査、孔径検層、音波検層
ボアホールテレビューア検層により坑井壁の状態を調べ
水圧破砕を実施する個所を選定する。 （１−３）水平な人工予備き裂（予き裂）１３（第１Ａ
図）を入れる。予き裂の入れ方はカッター１５を坑井壁
面で回転して水平に削りとりによって溝づけをするかウ
ォータージェットによって削り取りにより円周方向に溝
っけをすればよい。 （１−４）予き裂に隣接する区間で予き裂を含まない区
間にストラドルパッカー９を設置する。高圧ポンプ３で
送水し縦き裂１１を作る。送水サイクルは４〜５回くり
返す。 第５図に送水サイクルと水圧の時間変化の具体例を示し
た。 （１−５）予き裂を含む区間を加圧区間とするようにス
トラドルパッカー９を設置し、（１−４＞と同じ操作を
行って予き裂を核とする人工横断き裂を作る。 （１−６）　（１−４）、（１−５）のき裂の坑井壁面
上の形を型取りパフカーあるいはボアホールテレビュー
アにより調べ、作成されたき裂の方位を定める。 ただし、坑井を横切って天然の局面が存在するときには
（１−４）または（１−５）　においてこの局面に沿っ
て天然横断き裂が形成されることもある。 （２）水圧破砕実験結果を用いた地殻応力の評価まず、
評価に必要な基礎式について述べる。 以下下指標ＬＪ　は１．２．３を取るものとする。 地殻主応力をσ１と表示し、 １σ１１〉１σ２１〉１σ３Ｉであるとする。 坑井軸を×３軸とする直角座標系０−Ｘ、Ｘ２Ｘ３なら
びに円筒座標系０ゴθ２を第６図のように導入する。坑
井内の水圧をＰ、地殻応力をσｉｔｓ岩体の膏体ソン比
をνとすると、坑井壁面上の応力の円筒座標成分は さて、水圧破砕により作成されるき裂としては、前述の
ように縦き裂と横断き裂があり、この内、横断き裂には
予き裂を核として形成ささる人工横断き裂と、天然の局
面に沿って作成される天然の横断き裂がある。以下、こ
れらのき裂それぞれに対し成立する基礎式を詳述する。 縦き裂 坑井壁面内の最大垂直応力をσ、とすると、σ、が最大
となる位置にσ、と垂直に微細き裂が生じ、水圧の上昇
とともに、これらが成長合体して縦き裂が形成される（
第７図）。縦き裂の生じる周方向位置をθ＝θ。、合体
の抗張力をＴとすると次式が成立する。 ここに、Ｐｒは微細き裂の初生水圧を表わし、第１回目
の送水サイクルで水圧が初めて時間に比例しなくなった
ときの水圧として定義される。き裂再開口は、σ、の膏
体分応力が零になったときに生じる。すなわち ”　Ｉ”　＝　’０９Ｐ＝Ｐｓｂ ＋　ＰＯ＝　Ｏ（ｓ） さらに、縦き裂が成長するに伴い、き裂面は坑井軸に垂
直な平面内での最小圧縮応力に垂直な平面となる（第８
図）。したがってき裂開印圧に対し次式が成立する。 石＝　−Ｐ、　　　　　　　　　　　　（９）ここに、 天然横断き裂 加圧区間内を天然の局面が横切っていると、この局面に
沿ってき裂が成長する場合が生じる。このき裂の再開口
は、き裂面に直交する方向の垂直応力Ｓｈの膏体分応力
が零になったとき生じる。 すなわち坑井壁上で ８°　Ｉθ・＠、　ｐ＝ｐ、、。２°＝ＯＱ１）ここに
、ＰＳｂ＋、は天然横断き裂のき裂開０圧であり、■は
き裂再開口が最初に生じる周方向位置を表わす角度であ
る。また、Ｓｏは であり、ｂｌＪ（θ）、Ｂ（θ）はき裂面の法線ベクト
ルの方向余弦（ｎ、）　　により表示されるθの既知関
数である。また、送水系を閉じる（シャットイン）と、
地殻応力のき裂面に垂直な方向の成分と水圧が平衡する
。すなわち Ｓ、Ｉ、＝　−Ｐｓ、　　　　　　　　　　　　Ｑ４）
ここに、Ｐ、。は天然横断き裂のき裂開印圧である。 また、 であり、Ｃｉｊはｎｌ　により表示される既知係数であ
る。 人工横断き裂 水平な予き裂を核としてき裂が作成されると、水圧破砕
の初期段階ではき裂はほぼ水平に成長し、その後締送水
量の増大に伴ってミき裂は地殻応力の最小圧縮応力に垂
直となる。したがって、人工横断き裂のき裂開印圧Ｐｓ
ａに対し、初期ではσ３３＝−Ｐ−ＱＥＩ 充分送水した後では σ、　＝　−ｐｓ、　　　　　　　　　　　（１が成立
する。また、き裂開０圧Ｐｓｂａに対しｓ、、、、、、
、、　、＝（ｉ）、　　、ｐ、＝ｏ　　α印が成立する
。ここに、■１はき裂再開口が最初に生じる点の周方向
位置を表わす角度である。また、Ｓｏはき裂面に直交す
る方向の垂直応力の坑井壁面上での値を表わし、次のよ
うに表示される。 ５ｎａ＝　　Σ　　　ｄｌ」（θ）　σｌＪ＋　Ｄ（θ
）Ｐ　　　　　　（２［Ｄｌ、Ｊ （１≧Ｊ） ここに、ｄ、Ｊ（θ）、Ｄ（θ）は予き裂先端での応力
集中の強さを表わすθの関数であり、予き製形状が明確
な場合には既知である。 次に、これら３種のき裂に対する水圧破砕時の水圧の時
間変化と、型撮りまたはボアホールテレビューアにより
計測したき裂方位とを用いて地殻応力を評価する方法を
場合側に述べる。なお計測により得られるデータは表１
のようになる。 表１　原記録から採取されるデータ Ｐｒ　　・・・微細き裂の初生水圧 Ｐ□　・・・き裂開印圧 Ｐ、　　・・・き裂開印圧 θ。　・・・縦き裂の生ずる周方向位置Ｐ、工・・・天
然横断き裂のき裂開印圧Ｐｓｎ　　・・・天然横断き裂
のき裂開印圧ｎ１　　・・・き裂面の法線ベクトルの方
向余弦Ｐｓｂａ・・・人工横断き裂のき裂開印圧Ｐ□　
・・・人工横断き裂のき裂開印圧以下、縦き裂、天然横
断き裂及び人工横断き裂をそれぞれり、　ＴＮ及びＴＡ
と略記する。 ケースＩ：Ｌ、ＴＮのデータを利用できる場合未知量は
σ＋ｒ（σｉＪ＝　σ、１）と■の７個でアル。コレを
式（６）、　（７）、　（８）、　（９）、　Ｑｌ）、
　Ｑ２１．　Ｑ４）の７方程式から定める。 ケースＩＩ：Ｌ、ＴＡのデータを利用できる場合未知量
はσ１．（σ１．＝　σｊ１）と■、の７個である。こ
れを式（６）　、　（７）　、　（８）　、　（９）　
、αＯ（またはＱ７１）α０．αつの７方程式を用いて
定める。 ケースＩ［Ｉ　：Ｌ、ＴＡ、　ＴＨのデータを利用でき
る場合この場合、予き裂の形状が明確かどうかにより、
以下のケースｌｌｌ−１またはケースＩ［［−２を用い
る。 ケースｌｌｌ−１：予き製形状が明確であり、したがっ
て式（イ）のｄｓｊ（θ）、Ｄ（θ）が既知の場合 未知量はσ１」（σＩＪ”　σ、１）とＯ２Ｏ３の８個
である。これを式（８）　、　（９）　、　（１υ、α
の、αつ、αθ（またはｑ′０）α印、αつの８方程式
を用いて定める。 ケースｌｌｌ−２：予き製形状が明確でなく、したがっ
て式（イ）のｄｓｊ（θ）、Ｄ（θ）が既知でない場合
： 未知量はσｉｊ（σｉｊ＝　σ４．）と■の他にＰｒを
とる。これを式（６）、　　（７）、　　（８）、　（
９）、　Ｑｌ）、　Ｃｌ２）。 α砿αａ（またはＱ７））の８方程式を用いて定める。 以上の手続をフローチャートで表すと第９図のようにな
る。 第９図について、本発明方法の工程の順序にそって説明
する。 （１）坑井１の掘削をする。 （２）コアサンプル調査、孔径検層、音波検層、ボアホ
ールテレビューア検層等により坑井壁面の健全性を評価
し、水圧破砕を実施するに適する個所、すなわち坑井壁
面の堅固な個所を選定する。 （３）水平子き裂を人工的に入れる。この水平子き裂を
入れる方法は適当であるが、第１Ａ図に示すようにカッ
ター１５を回転して、水平に溝をけするか、又は高圧送
水（ウォータージェット）により水平予き裂１３を入れ
ればよい。 （４）次に第１Δ図に示すように、予き裂に隣接する区
間Ｂで予き裂を含まない区間にストラドルパッカー９を
設置し、高圧ポンプ６で高圧送水し、縦き裂１１を作る
。送水サイクルは第５図に示すように４〜５回繰り返す
。次に予き裂を含む区間Ａにストラドルパッカーを移動
設置し、同じ操作をくり返し人工横断き裂１０を作る。 ただし、区間へ又はＢにおいて天然横断き裂ができる場
合もある。 このときのポンプの送水水圧の経時変化を測定し、き裂
開口圧（Ｐｓ＋＋＋　Ｐｓｂｒ＋　ｌ　Ｐｓｂａ　）、
き裂閉口圧（Ｐｓ、　Ｐｓゎ＋Ｐｓａ）　、微細き裂初
生水圧（Ｐｒ）を測定する。 これと同時に型撮りパッカーあるいはボアホールテレビ
ューア等で調べ、作成された各き裂の方位（θ。、ｎ、
）を測定する。 ここで膏体の材料定数である膏体の抗張力Ｔと、膏体の
ポアソン比νとを用い、作成されたき裂種別によりケー
スＩ、　ＩＦ、　ＩＩ［、ｌｌｌ−１，ｌｌｌ−２に従
い解析をする。 ケース■は縦き裂と天然横断き裂とがある場合である。 ケース■の場合は縦き裂と人工横断き裂とがある場合で
ある。ケースｌｌｌ−１は縦き裂、天然横断き裂、人工
横断き裂のある場合で、しかも予き裂形状が明確な場合
である。ケースｌｌｌ−２は縦き裂、天然横断き裂、人
工横断き裂のある場合で、予き裂形状が明確でない場合
である。 作成されたき裂の種別に応じて以上のいずれかのケース
を選び、第９図に示した当該ケースの７又は８個の式か
らなる非線型連立方程式を何らかの数値解決により解い
て地殻応力を定めるのである。 なお、式０υ１０２１１αつにおいてＰｓｂゎは天然横
断き裂のき裂開口圧の意でｎを付したものであり、叉Ｐ
ｓｎは同じく天然横断き裂のき裂閉口圧の意でｎを付し
て区別した。式α０〜Ｑ’ＪＩにおいてＰ５居よ人工横
断き裂のき裂閉口圧の意でａを付したものであり、叉Ｐ
ｓｂａ　は同じく人工横断き裂のき裂開口圧の意でａを
付して区別した。 （実験例） 本発明による方法を適用して、東北大学東へ幡平実験フ
ィールドで実験を行った。深度５００ｍの坑井に四つの
ゾーン（ゾーン１〜４）を選定し、各ゾーンに予き裂を
入れ、２〜３回の水圧破砕を行った。水圧破砕結果を表
２に示す。このデータを用いて前述の方法により地殻応
力評価を行った結果が第１０図、第１１図である。なお
、ゾーン１．２．４にはケース１．ゾーン３にはケース
Ｉ［Ｉ−２の手法を適用した。 第１０図は東へ幡平実験フィールドの地殻主応力の深さ
方向分布を示す図、第１１図は東へ幡平実験フィールド
の地殻応力の主軸の方向を示す図であり、図はウルツ投
影図法で画いた図で上半球に投影したもの、αはσ３方
向と鉛直方向とのなす角度を示す。 発明の構成に必要な要件は次の通りである。 （１）何らかの方法で坑井壁に水平予き裂を作成し、水
圧破砕によりこれを核として横断き裂を作る。 （２）前記四つのケース、すなわち、ケース■、ケース
■、ケース■−１，ケースＩ［Ｉ−２のいずれかの手法
により、１本の坑井における２ケ所又は３ケ所の水圧破
砕データから所要深度における地殻応力全成分を定める
。 本発明の水圧破砕法の特徴は格別の前提条件即ち地殻主
応力の一つが鉛直であるという仮定（鉛直仮定）あるい
は地殻応力が深度に比例しているという仮定（深度比例
仮定）を設けずに水圧破砕時の水圧の経時変化及びき製
の方位とにより地殻応力が演算して求められるので、極
めて正確な地殻応力の決定が可能であるということであ
る。 ４、図面の簡単な説明 第１図及び第１Ａ図は本発明方法を実施する水圧破砕試
験の概念図、 第２図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ縦き裂と、横断き裂と
を示す斜視図、 第３図は水圧破砕時の水圧の時間変化を示す模式図、 第４図は縦き裂バイパス型模式図、 第５図は東へ幡平実験フィールド水圧破砕法の測定波形
図、 第６図は坑井と座標系との関係の説明図、第７図は微細
き裂の初生と縦き裂形成との関係を示す説明図、 第８図は縦き裂の成長を示す説明図、 第９図は地殻応力決定のフローチャート図、第１０図は
東へ幡平実験フィールドの地殻応力の深さ方向分布を示
す特性図、 第１１図は東へ幡平実験フィールドの地殻応力の主軸の
方向を示す特性図、 第１２図は従来の応力解方法（Ａ）の概念を示す断面図
である。 １・・・坑井　　　　　　　１ａ・・・坑井底面１ｂ・
・・坑井側面 ２・・・オーバーコアリング用坑井 ３・・・ひずみゲージ　　　４・・・地表５・・・パッ
カー（塞栓〉　６・・・高圧ポンプ７・・・計測器　　
　　　　訃・・水タンク９・・・ストラドルパッカー（
塞栓） １０・・・き裂　　　　　　１１・・・縦き裂１２・・
・横断き裂　　　　　１３・・・人工予き裂（予き裂）
１４・・・微細き裂 Ｐ・・・坑井内の水圧　　　Ｐｏ・・・間隙水圧Ｐ、・
・・送水により生じたき裂が急激に大きくなり初めると
きの水圧（破断水圧） Ｐｓｂ・・・縦き裂のき裂開口圧 Ｐｓ・・・縦き裂のき裂閉口圧 Ｐｒ・・・微細き裂の初生水圧 Ｐｓｂｎ・・・天然横断き裂のき裂開口圧Ｐｓｎ・・・
天然横断き裂のき裂閉口圧Ｐｓｂａ・・・人工横断き裂
のき裂開口圧Ｐい・・・人工紙き裂のき裂閉口圧 σ１．（σｌ、σ２．σ、）・・・地殻主応力σ、・・
・坑井壁面内の最大垂直応カ シ・・・膏体のポアソン比　σ、ｊ・・・地殻応力Ｊ＋
ｘ２＋ｘ３（Ｚ）　”・直角座標軸ｒ、θ、２・・・円
筒座標 θ。・・・縦き裂の生ずる周方向位置（方位）■・・・
天然横断き裂のき裂再開口が最初に生じる周方向位置（
方位） ■６・・・人工横断き裂のき裂再開口が最初に生じる周
方向位置（方位） ｎｉ・・・き装面の法線ベクトルの方向余弦７、・・・
水平面内での最小垂直部カ フ□・・・水平面内での最大垂直応力 α・・・σ３方向と鉛直方向とのなす角度（訂正図）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、坑井を所要深度まで掘削する第１工程と、掘削した
   コアサンプル検査、孔径検層、音波検層、ボアホールテ
   レビューア検層の何れか１種又は２種以上により坑井壁
   の状態を調べ水圧破砕を実施する個所を選定し、水平な
   人工予き裂を入れる第２工程と、前記予き裂に隣接する
   区間で予き裂を含まない区間にストラドルパッカー等の
   塞栓装置を設置し高圧送水して縦き裂を造る第３工程と
   、前記予き裂を含む区間を加圧区間とするように坑井に
   塞栓装置を設置し、高圧送水して予き裂を核とする横断
   き裂を造る第４工程と、前記工程までに作成されたき裂
   の坑井壁面上の形を型撮りパッカーあるいはボアホール
   テレビューア等で調べ、作成された各き裂の方位を測定
   する第５工程と、前記坑井に縦き裂、人工横断き裂及び
   ／又は天然横断き裂にき裂を生ずる際の微細き裂の初生
   水圧Ｐｆ、き裂開口圧Ｐｓｂ、き裂閉口圧Ｐｓを送水ホ
   ンプの水圧の経時変化より求める第６工程と、前工程で
   型撮りまたはボアホールテレビューア検層により得られ
   たき裂の方位と各圧力とを記録し、これら測定ファクタ
   ーを演算して地殻の主応力を求める第７工程との結合よ
   り成ることを特徴とする岩体内のき裂挙動評価に基づく
   水圧破砕法による地殻応力計測法。