断层构造近场地应力分布规律研究

通过分析几个典型断层构造近场水压致裂法地应力实测案例,结合构造地质力学及特性,得出近场断层构造地应力量值和方位主要受构造的空间分布、运动机制及其岩性影响的结论。一般而言,地应力量值在沿断层埋深方向上有不同梯度的分带,这与断层构造的剪切破裂形成机制及其影响带内岩性有关;最大水平主应力方位受断层构造的空间分布及运动机制影响,大致呈现与断裂走向平行或大角度斜交,甚至垂直的规律。分析断层构造近场地应力的分布有助于工程区岩体稳定性的科学评价,为工程选址提供依据。     

北疆深埋隧洞地应力与区域应力场相关性研究

在地应力实测资料匮乏的北疆阿尔泰地区,对某深埋引水隧洞进行了水压致裂法地应力场测试。实测结果与区域构造应力场的对比分析表明,研究区域为构造型应力场,最大水平主应力方位与地震的震源机制解一致,呈NNE向,与区域构造应力场相吻合;且埋深约300 m以上,平均水平应力与铅直应力的比值不再变小(接近1.0)。应加强该区深部构造应力场研究,重视现场实测手段的应用,提高对区域应力场的宏观把握,为指导类似深埋工程的设计和施工提供参考。     

三峡水利枢纽船闸区地应力场初步分析

本文以三峡工程船闸二闸室北坡300号钻孔不同测段深度的地应力实测资料为依据,通过该钻孔顺船闸轴线和垂直船闸轴线作两个计算剖面,进行有限元计算和多元线性回归,并优化回归方程。经计算分析初步认识如下:在深度150m的上部,以地质构造应力场为主导,大主应力方向为北东东向;在深度180m的下部,以自重应力场为主导,大主应力随深度线性增加,并趋干铅垂方向。地质构造应力场的主压方向,深度超过150m以下,由原来北东东向转为北北西向。该地区地应力场分析结果与实测资料、区内地质结构面、地形起伏变化的影响、坝址区断裂构造体系及其力学特性基本相符。     

三河口水利枢纽工程坝址区河谷应力场分析研究

三河口水利枢纽工程地处东秦岭地区的河谷地段,复杂地质结构和复杂地形地貌决定了工程区地应力分布的复杂性。为了研究其地应力分布情况,采用水压致裂法在左右坝肩边坡和河床部位3个钻孔进行现场地应力测量。测试结果表明：河床部位测孔埋深0～50 m及两岸边坡测孔500～530 m高程岩体应力量值较大,可划为应力增高区;而河床测孔埋深50 m以下和边坡测孔500 m高程以下,可归为原岩应力区;河床浅部岩体最大水平主应力方位与河流走向基本垂直,随着埋深的增加而向区域构造方位靠近;边坡浅层岩体最大水平主应力方向与河流在该段走向呈小角度相交,随着竖直埋深的增加,最大水平主应力方位逐渐向NE向过渡,而接近区域构造方位。     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞初始地应力场特征及反演分析

针对秦岭输水隧洞大埋深、高地应力容易引起岩爆、大变形等工程灾害的问题,为预防和减轻地应力分布和变化对施工进程和人员设备安全的不利影响,对秦岭隧洞隧址区典型位置(越岭段、岭南、岭北)分别进行了水压致裂法应力测试,并对无断层段和含断层段进行了三维地应力场反演分析,研究了秦岭隧洞初始地应力场特征及规律。结果表明:秦岭隧洞地应力表现出较强的水平构造应力作用,岭南岭北勘探试验最大主应力为25.4～27.7 MPa,垂直孔测得最大水平主应力方向稳定在近EW向。数值模拟可以较好地反演分析秦岭输水隧洞的地应力分布,无断层段隧洞最大主应力多为10～45 MPa,最小主应力多为0～15 MPa;含断层段隧洞主轴最大水平主应力值较高,变化范围为20.46～71.94 MPa,最高达71.94 MPa。由于断层破碎带的存在,附近区域会出现剧烈的应力变化,断层带以内应力值显著减小,而断层带两侧出现应力集中,局部应力值升高。     

卡里巴水电站地下厂房区应力场回归分析及评价

为了对卡里巴水电站地下厂房区地应力场特征及其围岩稳定性进行评价,采用基于三维有限元模拟的多元回归分析方法,对地应力实测资料进行了回归拟合,获得了工程区应力场的分布规律。其中,计算值与实测值能较好地拟合,回归效果良好。根据回归分析结果可知:地下厂房区以水平向构造应力场为主,属于低应力区,其应力分布主要受地形地貌、地层岩性和断裂构造的影响;最大水平主应力与拟订地下厂房的长轴线近于平行,有利于厂房围岩的稳定。     

不同岩性侧压系数分布规律的统计分析

通过收集我国大鼍的已有地应力实测资料,建立了岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石的平均水平主应力与垂直应力之比随埋深的散点分布图,并采用与霍克(E.Hoek)和布朗(E.T.Brown)同样的回归方法进行了回归分析,发现不同岩石间地应力的分布规律存在一定差异,其与岩石成因密切相关.为更进一步研究不同类岩石间地应力分布规律的差异,另统计分析了地应力与岩石弹性模量间的关系,结果发现岩石弹性模量对最大主应力影响大,而对中间和最小主应力影响小.该统计结果可深化对我国宏观地应力场的分布特性及地应力场影响因素的认识.     

金沙江阿海水电站坝址地应力测试与评价

为了评价金沙江阿海水电站坝址区地应力的分布特 征,进行了水压致裂法测试与分析。结果表明：应力量值较低,最大水平主应力方位呈NW向 。后者可以归结为坝址区地形地貌和水平构造应力的共同作用,并受到周边区域断裂构造的 影响。     

秦岭隧洞越岭段地应力测试成果分析

在引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段K38+850里程处采用水压致裂法与应力解除法进行了地应力测试.解除法与三维水压致裂法测试结果接近,综合测试结果,最大主应力σm为62.8MPa,为高～极高应力水平,可能发生中等岩爆.最大水平主应力方向为NWW～EW向,围岩应力状态为σH>σZ>σh,以水平应力为主.最大主应力方位与隧...     

金沙江主断裂带中段构造特征与活动性研究

金沙江断裂带是一条具有多期活动的缝合线构造,由金沙江主断裂及其西界断裂、东界断裂等3条主要断裂和西支断裂、巴塘断裂以及其它一些近南北向的次级断裂组成,宽约50～60 km,总体走向近南北向,控制不同构造层的边界。大致以北侧巴塘断裂和南侧德钦-中甸-大具断裂为界,断裂带可分为北、中、南3段。通过地质调查、地震活动性研究及断裂带物质测年分析等,认为金沙江主断裂带中段各条次级断裂最新活动时代为早-中更新世至全新世,活动方式以右旋水平走滑兼逆冲运动为主。据断裂活动时代、滑动速率及历史地震活动情况等综合分析,认为金沙江主断裂带的里甫-日雨断裂、曾大同断裂等具有发生6.5级地震的构造条件。     

香炉山隧洞龙蟠—乔后断裂带西支蠕滑特性与位错模式

为了全面认识活动断裂蠕滑运动的位错规律,以滇中引水工程香炉山隧洞的龙蟠-乔后西支断裂带(F10-1)为工程依托。综合地质条件、岩性参数和力学特征,建立F10-1的地质概化模型。研究整个服务周期内,断裂带的错动变形规律。考虑不同破碎带宽度和不同断层倾角的影响因素,分析其位错变形特征和位移梯度,并讨论隧洞的稳定性。结果表明：断裂带的位错模式较为相似,呈现“坡面”型。强度较大的错动盘呈现平动的位移模式,位移主要发生在软弱岩层的破碎区。随着服务年限增加、破碎带宽度增大和断层倾角减小,破碎带位移随之增加。由上影响带与破碎带交界面位移可知,隧洞的左肩窝位置存在较大变形(除30°和50°,其最大变形位于隧洞左侧);由位移梯度分布规律可知,位移梯度呈现先增加后减小的“单峰”分布特征,且峰值位于破碎区。峰值大小随着服务年限和断层倾角的增大而增大,随着破碎带宽度的增大而减小。研究成果可以为滇中引水工程隧洞的安全建设提供有力的支撑。     

广西百色水库灌区长距离输水管道设计研究

百色水库灌区工程是"十三五"期间规划建设的172项重大水利工程之一,是我国在丘陵地区建设的长距离、全封闭、压力管道输水的灌区工程中面积最大的现代化节水灌区工程。管道线路长,工作压力大,穿过地质活动断裂带。管道选型、结构受力状态、穿过断裂带的防断措施值得研究。本文采用综合性能评分法进行比较分析,决定常规地段大管径首选PCCP,小管径首选球墨铸铁管,并提出备选管型和特殊地段管型。基于细致的模型,采用非线性有限元法分析了PCCP复合结构在制造期、回填、运行过程中的力学状态,评价其承载能力,并提出改善砂浆层抗裂能力的材料性能建议,提出在满足强度等级要求的前提下优先采用低弹性模量的砂浆层。为解决大口径刚性管道穿越的地质活动断裂带的抗断问题,提出挠性卡箍接头连接措施。本文的研究成果对今后兴建此类工程具有重要的参考价值。     

水压致裂应力测量在铁路隧道设计中的应用

在秦岭1、3、4、5号等4个钻孔中进行的水压致裂应力测量获得了600m以上地层内的主应力值及最大水平主应力方向。通过对所得应力资料的综合分析研究,为铁路设计部门在确定隧道走向及考虑岩爆问题方面提供了有益而可靠的依据。同时也为水压致裂应力测量在地下工程勘探设计中的应用开拓了新的领域。     

深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定性研究

在深埋隧洞开挖过程中,高地应力和结构面发育是控制洞室围岩稳定的关键问题。针对深埋高地应力引水隧洞节理围岩稳定问题,以新疆某深埋高地应力引水隧洞为工程依托,利用水压致裂法和三维水压致裂法对地应力进行现场监测与分析,采用离散元软件3DEC模拟围岩应力场、塑性区以及位移场的变化情况,研究了深埋高地应力下引水隧洞节理围岩的稳定性问题。结果表明:实测得最大主应力在12.4~12.9 MPa范围内,模拟得洞室附近出现0~2.1 m的塑性区,最大位移值为25.1 mm,最大压应力为13.2 MPa,最大拉应力为1.32 MPa,洞室的侧墙和拱底部位的塑性区、位移值较大且出现局部小范围拉应力。结合本文具体工况和实测地应力资料,通过强度理论的方法进行岩爆分析研究,由Russenes岩爆判别式得无岩爆发生,节理岩体处于稳定状态,但随节理裂隙发育,侧墙和拱底易出现破坏,建议采用2.5 m锚杆进行加固。模拟结果与实测结果较为一致,研究成果为工程施工提供参考。     

深钻孔地应力测量和地应力场分析及其应用

 本文叙述了深钻孔地应力测量技术和地应力场分析方法。深钻孔地应力测量可以根据工程和地质上的需要,测量不同深度的地应力状态,测量深度可达数百米。地应力场分析以大量的立体型实测数据和地质条件为依据,把有限个测量钻孔的不同深度的地应力实测资料,准确地扩展到大范围的工程区域。     

枸皮滩水利枢纽地下厂房区地应力场分析

 本文以1个地面深孔和3个平洞浅孔的地应力实测资料为依据,对枸皮滩枢纽地下厂房区进行三维地应力场分析。简述了对自重应力场和地质构造应力场建立比较符合实际的数学计算模型,进行模拟计算和应力回归分析的方法。通过分析计算,对该区的地应力场的变化规律、地质构造应力场的主压应力方向、地下厂房围岩的地应力状态等,有了较深的认识。     

华北山前平原不同含水组垂向水循环规律

地下水是华北山前平原的主要供水水源,其资源属性一直存在争议。以正定试验基地为研究区,通过分析地下水化学、氘氧同位素、14 C测年等在垂向上的变化特点,对比不同含水组地下水与大气降水的氘氧同位素含量关系,研究华北山前平原典型研究区504m深度内不同含水组地下水在垂向上的循环规律,确定360m为该区地下水含水系统的内部界限,其上构成浅层含水系统,其下构成深层含水系统。     

广州抽水蓄能电站地下厂房区地应力场分析

本文依据广州抽水蓄能电站地下厂房区4个钻孔不同深度的地应力实测资料,介绍了4个二维和1个三维地应力场的分析成果。通过这些分析计算,对该地区地应力场变化规律、地质构造应力场主压应力方向、地下厂房处地应力状态等有了比较深入的认识。并采用有限元和应力回归分析方法,对自重应力场和地质构造应力场,建立了比较符合实际的力学模型,进行了模拟计算。