木城涧煤矿3槽围岩地应力测试研究

地应力是造成巷道围岩变形破坏的主要因素之一.针对木城涧煤矿3槽煤层出现的矿压异常现象,采用空芯包体应力解除法测试所选测点的地应力,得到测点处主应力各分量的大小及方向,并利用岩石声发射Kaiser效应对岩芯进行声发射测试验证,得到3个主应力的大小及方向,实验研究与地应力实测结果相吻合.     

深部环境下岩石声发射地应力测试及其应用

为了研究深部条件下不同埋藏深度对地应力分布规律的影响, 通过地表重定向技术及一种自主研发的二次取芯技术, 取得了地表以下1 050 m、1 150 m、1 250 m、1 350 m和1 450 m共5个不同深度的岩石声发射试件, 利用岩石声发射Kaiser效应原理, 测得不同水平标高地应力, 经理论计算得出相应的主应力。结果表明, 随着埋藏深度增加, 地应力呈较明显的线性变化。实测巷道应力与理论计算应力分布情况相似。其结果对于该矿区的采矿工程布置具有指导意义。     

岩石Kaiser效应若干问题探讨

论述了岩石Kaiser效应测定地应力的几个关键问题,划分了不同岩石声发射特征类型,讨论了不同加载路径下Kaiser点记忆的应力,分析了Kaiser效应记忆的衰退性和不同加载速率对kaiser效应的影响,为地应力测量的准确性提供了新的解决方法。     

引入外参数的声发射系统在地应力测量中的应用

为解决AE法测量地应力时存在的测试精度低、可靠性差、Kaiser效应点不易判别的问题,采用先进的MTS 815材料试验机作为加载设备、PCI-2声发射仪作为声发射信号采集设备,并通过外参数引入技术改造,实现了加载设备和声发射仪二者数据采集的实时同步化,解决了声发射信号特征点与应力值间准确对应关系问题,提高了测试的准确性和精度。在此基础上,分析研究了分级多次循环加载方式下岩石试件声发射信号激发特征与规律,找到了准确获取地应力特征点的方法和波形处理技术,大大提高了测试的可靠性。利用该系统对甘肃白银集团小厂坝铅锌矿深部矿区进行了3个中段15个测点的地应力测试,获得了该矿区原岩应力场分布及变化规律,可为后续安全生产设计提供可靠基础数据。     

原岩应力现场与实验室测试对比研究

为验证利用声发射Kaiser效应法测量原岩应力的可靠性和准确性,对杉木树矿S30+96石门分别采用现场空心包体应变法和实验室声发射Kaiser效应法测量其地应力,最后对比分析了2种测试方法的结果。根据测量结果可知,利用声发射Kaiser效应法与空心包体应变法测得的原岩应力值相对误差分别为最大主应力3.59%、中间主应力10.79%、最小主应力11.04%,2种测试方法所得的结果相对误差较小。此外,现场和实验室得到的3个主应力方向也基本一致。研究结果表明,实验室利用声发射Kaiser效应法测量原岩应力具有较高的准确性,声发射Kaiser效应法测量原岩应力可很好地运用于工程实践。     

不同岩性Kaiser效应实验研究

对地应力的准确把握是油气田钻井与开发的先决条件。近年来,Kaiser效应在地应力的测量应用得越来越广泛。介绍了Kaiser实验的原理以及发展,并对油田现场所取得泥岩、灰岩展开了单轴压缩条件下的声发射的研究,通过对比2种岩样的实验结果得出不同岩性地层的声发射特性既有共性也有异性,这主要与岩石结果和致密程度等因素有关;泥岩为塑性岩石,Kaiser效应点不易判读;灰岩主要表现为脆性,声发射活动较少但是对应的Kaiser效应点很明确。最后提出了Kaiser效应的影响因素、作用机制等还没有形成系统化的标准还有待进一步的研究。     

岩石声发射凯赛尔效应地应力测试在唐口矿的应用

岩石声发射凯塞尔效应地应力测试方法(AE法)具有简单、经济、便于大量测试等优势。唐口煤矿采用能量法确定岩石声发射凯塞尔效应特征点,对-1000m水平西翼大巷进行地应力测试,结果与目前广泛应用的现场地应力解除测试法相比差别不大,说明采用岩石声发射凯塞尔效应地应力测试方法进行地应力测量可以取得较好的结果。     

利用凯塞效应测试深部铜矿原岩应力

在对白银公司深部铜矿现场工程地质调查研究的基础上,运用工程地质力学方法确定了地应力方位。在该矿1560中段从四个方向钻取岩芯,利用岩石声发射凯塞效应,在实验室对岩芯进行单轮压缩声发射试验,以测试地应力的大小。测试结果是准确可靠的。     

声发射技术在岩土工程中的应用

通过声发射技术的发展以及用于采场稳定性监测、边坡稳定性监测、量测地应力的几个例子，说明声发射技术在岩土工程中的应用及其优越性和发展前景，指出在岩石声发射机理、波形识别技术、试验标准的制定、凯塞效应的机理等还有待进一步研究。     

声发射凯塞尔效应岩体地应力测试的研究

根据岩石力学试验结果的统计规律要求和岩体地应力椭球的概念，提出了多方向取样及地应力椭球回归分析的声发射凯塞尔效应地应力测试方法；此方法能避免试验误差的较大影响，保证了测试结果的可靠性     

小厂坝矿区地应力测试及分布规律

AE法测地应力由于Kaiser效应点难以辨识,应用受到极大限制。通过解决MTS815加载系统与PCI-Ⅱ型声发射信号采集系统在时间上的同步问题,确保了测试的Kaiser效应点与实际的Kaiser效应点的一致性;提出了分级循环加载精确识别地应力Kaiser效应点的方法。将该方法用于小厂坝矿区15个测点地应力测试中,其结果表明,小厂坝矿区主要以水平构造应力为主,但随着开采深度的增加,地应力由水平构造应力为主向垂直应力为主转变;750m中段的水平最大主应力超过30MPa,说明750m中段存在发生岩爆的高应力环境,在实际开采中,应加强支护和监测。     

砂岩循环加卸载下损伤特性及声发射Kaiser效应研究

为了获得砂岩循环加卸载路径下损伤特性和声发射Kaiser效应特征,开展了不同围压下砂岩循环加卸载声发射试验;从轴向应力、加载应力水平、能量耗散损伤角度,研究了三轴循环加卸载下声发射的不可逆比变化规律;评价了三轴循环加卸载下岩石Kaiser效应判断方法。结果表明:循环加卸载下耗散能损伤参数能较好地反映岩石的渐进损伤破坏,基于耗散能损伤参数的计算,能较好地反映岩石不同阶段的损伤特性,避免了应变参数计算损伤时压密阶段损伤值异常增大的现象。从应力水平、能量损伤角度分析声发射FR,更真实地反映岩石声发射Kaiser效应,随着围压增大Kaiser效应失效的应力提前,同一应力水平、相同能量损伤下,围压越大FR越小,声发射不可逆性随围压增大逐渐变得模糊。     

基于能量原理的岩石声发射伪Kaiser点修正

通过岩石声发射试验,得到试验Kaiser点,但此点可能并不是真实的Kaiser点。根据岩石声发射真实Kaiser点能量分布与非Kaiser点能量分布存在很大差别的特征,经过理论推导得到能量E与声发射振铃计数、应力状态的函数关系,证明能量E随着频带振幅、声发射振铃计数增大而增大;随着阈值电压增大而减小。以此为基础,将伪Kaiser点应力与地应力理论值对比,根据漂移应力比值计算电压阈值,压力曲线逆向寻点,重新获取Kaiser点等步骤对试验中的伪Kaiser点进行能量修正,找到真实Kaiser点,并通过能谱分析和RFPA仿真验证能量修正方法的有效性。     

单轴压缩下片岩应力记忆持续时间试验研究

为了研究时间对岩石应力记忆的影响,利用岩石试验机和SDAES数字声发射检测仪对2次加载时间间隔分别为2,7,15,30和45 d的片岩进行单轴压缩条件下的声发射Kaiser效应试验。试验结果表明:首次加载7 d后再次加载Kaiser效应明显,30 d后还可以观察到Kaiser效应,而45 d后Kaiser效应已难以辨认;随着首次加载与第二次加载间隔时间的增长,岩石Kaiser效应逐渐衰退;首次加载的应力水平影响岩石Kaiser效应的消退,介于岩石强度的30%~80%之间,岩石记忆先前应力的能力最好。     

基于声发射法的地应力研究

为了研究某矿山深部地质条件下的地应力分布规律，分别在950 m、1050 m、1150m水平取样进行岩石试件声发射试验，利用声发射Kaiser效应原理，测量了不同埋深的地应力，经计算得到测点的主应力。结果表明：最大主应力，最小主应力，垂直应力均随着埋深呈线性增长，测量及计算结果均符合地应力分布规律。该研究可为矿山深部安全开采提供指导。     

会泽铅锌矿深部围岩岩爆倾向性分析

会泽铅锌矿8#矿体埋深大、原岩应力高,局部地段已有岩爆发生,为保证井下安全回采,有必要进行围岩岩爆倾向性方面的研究.根据矿体地质赋存条件,基于岩石Kaiser效应的测试结果,测得了该矿1451～901m中段的地应力方向和大小,同时结合室内岩石力学参数测试结果,采用应力判据,分析了8#矿体深部矿岩岩爆倾向性,总结了现场岩爆特征.研究表明:8#矿体1451～901m中段均有中等至强烈岩爆倾向性,为8#矿体回采顺序、采场结构参数优化和微震监测系统布置提供了基本资料.     

利用岩石的Kaiser效应对某矿地应力分布规律的研究

通过对某矿15101运输顺槽、15101回风顺槽、15106运输顺槽、15106回风顺槽四个地点定向取样,并对四个定向岩样钻取六个方向的定向岩芯,利用声发射岩石的Kaiser效应得到了该矿三个方向的应力大小及方向。得出了如下结论:该矿15号煤层总体上属于中低等应力区域,整体上随着埋深的增加变大。而造成测试中水平主应力偏大的主要原因是由于这四个测点处于向斜构造的边缘,且有其它构造的影响,地应力分布复杂,致使构造应力大于垂直应力。     

利用凯塞效应测试深部铜矿原岩应力

在对白银公司深部铅矿现场工程地质调查研究的基础上,运用工程地质力学方法确定了地应务方位。在该矿１５６０中段从四个方向钻取岩芯,利用岩石声发射凯塞效应,在实际室对岩芯进行单轴压缩声发射试验,以测试地应力的大小。;测试结果是准确可靠的。     

毛坪铅锌矿最大主应力测试及地应力等级的确定

为了初步了解毛坪铅锌矿的地应力状态,采用地质构造形迹法、声发射Kaiser效应等方法对矿山的主应力进行了分析,并对地应力水平进行了判别。研究结果表明：毛坪铅锌矿的最大主应力方向界于N60°～70°W与N45°～50°W之间,最大主应力约12.14 MPa,以岩石强度应力比为判断标准,认为毛坪铅锌矿存在由低地应力向中高地应力发展的趋势。     

应用Kaiser效应测定会泽铅锌矿地应力

根据会泽铅锌矿8#矿体地质赋存条件,基于岩石Kaiser效应和前期的测试结果,估算了该矿1391 m、1261 m中段的地应力方向和大小.从3个方向钻取岩芯,在MTS刚性压力试验机上完成了试样的循环加卸载试验,得出了两个中段的地应力大小和方向,并获得了应力应变全过程曲线.