云南地区现今应力场特征及成因分析

基于国际开放地震数据库(Global CMT),统计了云南地区1976—2015年期间66组震级(M_w)≥4. 8的震源机制数据。通过TENSOR程序反演震源机制的简化应力张量发现:云南地区应力机制以走滑型(SS)为主,占66. 7%;其次为正断型(NF),占22. 7%,且主要集中分布在云南西北断裂附近。将66组震源机制数据按区域分为4个次级区块分别联合反演,其结果显示:云南西北地区拉张作用显著,最大主应力方向为WNW—ESE和NNW—SSE;云南西南、东北地区以挤压作用为主,最大主应力方向分别为NNE—SSW和NW—SE;云南东南地区板块相对稳定,基本没有中强震发生。以震源机制反演结果为约束,利用有限元数值模拟得到了研究区连续应力场变化特征,即具有顺时针旋转的趋势,其主要原因是喜马拉雅东部构造特殊的下地壳和上地幔物质使得云南地区成为印度板块向北推进的优势通道,进而挤压应力向东南偏转形成旋转的应力场。     

某气场储气砂层组地应力场模拟

在油气勘探与开采过程中,储气砂层及其周围岩层的应力分布是确定勘探与开采方法与确保开采效果的重要参数,根据之前对场区地应力场的反演及恢复,对场区内某区域的储气砂层组的地应力进行模拟并分析储气砂层组的应力分布特征,发现了此处储气层垂向应力由浅及深逐渐变大,并且在储气砂层边缘存在应力集中及应力陡然减小。最小及最大水平应力由浅及深逐渐变大,储气砂层的最小及最大应力较周围泥岩大。进一步分析表明:地形及岩性对应力的分布有较大的影响。     

川藏铁路长大深埋隧道地应力场反演分析

西南地区山高谷深,地质条件复杂,隧道工程建设过程中面临着巨大地质灾害风险。桑珠岭隧道作为川藏铁路林芝段的主要控制性工程之一,面临着超长、超埋深诱发高地应力风险,本文通过综合分析隧道区域构造环境与现场实测数据,利用Surfer、ANSYS等软件构建隧址区三维数值模型,采用应力试算法确定模型加载的边界条件,进一步使用基于有限差分法的FLAC^3D模拟计算,获得桑珠岭隧址区范围的初始地应力场。对比分析可见地应力在方向与量值上基本吻合,且与区域构造定性分析结论基本一致。隧道轴线方向地应力场总体表现为:最大水平主应力(S_H)>垂直主应力(S_v)>最小水平主应力(S_h),最大主应力方向N30°W～N45°E。基于强度理论分析,隧道深埋段地应力较大,岩爆发生可能性较高。建议施工期间,应加强超前地质预报与监测,确保施工安全。     

山东地区现今地应力场特征与应力积累水平分析

 山东地区地质构造环境十分复杂,历史上曾多次发生中强地震及强震。为深入了解该地区现今构造应力场特征及区域地壳应力积累水平,基于优化处理后的181组地应力实测数据,采用回归分析法全面分析了该地区地应力量值随深度的分布特征,并依据地壳应力积累理论,探讨了区域应力积累水平和地壳稳定性。结果表明,该地区地应力状态主要以?H＞?h＞?v型和?H＞?v＞?h型为主,应力状态类型与深度有一定关系;3个主应力?H,?h和?v均随深度呈近似线性增加的关系,应力变化梯度值分别为0.024 2,0.018 0,0.025 8;3个侧压系数KH,Kh和Kav随深度呈近似双曲线分布,随着深度的增加分别向1.46,0.89,1.17趋近;水平差应力相对大小μd更接近于线性分布,随着深度的增加趋向于0.24;最大水平主应力优势方向整体表现为NWW-SEE向,但NEE-SWW向也占有较大比例,优势方位统计结果与世界应力图2016及板块间作用相吻合;沂沭断裂带西侧区域最大水平主应力优势方向整体呈NEE-SWW向,而其东侧区域整体呈NWW-SEE向。?m能较好地反映地壳应力积累能力,?m值主要集中在0.3～0.5,0.2～0.3范围内,该地区的应力积累水平整体上处于中低程度,地壳浅层处于相对稳定状态。逆断型应力状态的?m值主要集中在0.2～0.3范围内,应力积累水平以较低程度为主;走滑型应力状态的?m值主要集中在0.3～0.5范围内,应力积累水平以中等程度为主。     

工程区地应力场的综合分析法研究

针对如何准确确定工程区地应力场提出了综合分析法,即利用断层力学分析法、原地应力实测和数值模拟综合分析工程区地应力场,以期得到更为全面准确的结论。断层力学分析法可以和原地应力实测相互支持映证,并为数值模拟提供依据,而数值模拟可以帮助深刻理解地质条件对实测数据的影响,同时能很好地展现地应力场的三维分布。文中以位于山东胶东半岛的一个研究实例来展示该方法的有效性。工程区地质构造活动主要受近 EW 晚更新世活动断裂控制,利用断层力学分析法可得该区域三向主应力关系应为 S _H > S_V> S_h ,最大水平主应力的方向应为 N60 º E — N120 º E 。实测结果显示该区域应力状态有利于走滑断层活动,且最大水平主应力方向 N66.6 — 87.6 º W 。依据室内实验数据和工程地质调查结论,构建三维数值模型,模拟分析工程区的应力场,分析得到工程区的应力场三维分布特征,数值模拟结果与原地实测的结果较一致。综合分析数值模拟和工程地质调查结果,原地应力测值受地质构造影响较为明显,数值模拟结论能较好地代表完整岩体区的应力分布状态。     

河谷走向与河谷地应力分布

本文通过工程实例分析和数值模拟讨论了河谷走向相对于区域地应力场中的方位对河谷岩体地应力状态的影响。结果表明：当河谷走向与区域地应力场中最大主压应力方位的锐夹角越大时,它对河谷地应力场分布的影响越大。     

高地温高地应力下岩体初始地应力场反演分析

目前,在高地温高地应力环境下,未见报道在反演过程中考虑地温,从而导致反演得到的初始地应力场与实际不符。为使反演得到的初始地应力场更加符合实际,首次提出考虑地温的岩体初始地应力场反演思路。在高地温高地应力环境下,岩体初始地应力场可近似由重力应力场、构造应力场及温度应力场组成。而岩体温度应力场可结合地温梯度法并依据岩体热应力公式近似得到,再通过叠加原理将温度应力场叠加到重力及构造应力场中即可得到与高地温相符的岩体初始地应力场。在水压致裂法测得的3个主应力中,垂直应力是通过上覆岩层的实测密度计算而来,即垂直应力不包含温度应力,故在高地温高地应力环境下,若不考虑地温,则采用水压致裂法测得的应力反演岩体初始地应力场将造成严重错误。例如在桑珠岭隧址区,岩体的温度应力大约为自重应力的8/13,即在反演过程中如果不考虑地温,则反演得到的岩体初始地应力场将缺失占重力应力场8/13的竖向温度应力场,且考虑地温的反演结果较不考虑地温更好。     

深钻孔地应力测试技术与地应力场分析方法

本文概述了深钻孔地应力的量测和依据不同深度的实测资料进行地应力场分析的原理和方法,并介绍了某抽水蓄能电站地下厂房区进行地应力量测和地应力场分析的某些成果。     

大坪山深埋公路隧道地应力场分布规律探讨

针对大坪山隧道埋深大、断层带穿越、围岩局部较破碎、整体稳定性差等特点,采用三维有限元法反演隧址区初始地应力场并建立三维地质模型,模拟在自重、水平方向挤压和剪切等4种工况下的构造应力场;用最小二乘法求解回归系数及实测点的计算值,与实测值应力分量对比,给出隧道洞轴线主应力等值线图,探讨隧址区初始地应力场的分布规律及影响因素,结果表明:地应力测试方法、回归公式的相关性和模型的精度、地形和地质构造、边界条件的施加方式及测点岩体质量等均会影响地应力场的反演结果。     

煤矿井下地质构造对地应力分布的影响

采用小孔径水压致裂地应力测量装置,在典型的急倾斜、特厚煤层矿区——甘肃华亭矿区的大型向斜构造附近进行14个测站地应力测量,以分析向斜构造不同部位的地应力变化。实测数据表明:华亭煤矿、砚北煤矿井下构造应力占绝对优势;在向斜翼部,水平应力较小;在向斜轴部,水平应力急剧增加,增加幅度远大于垂直应力;向斜构造对矿区地应力分布产生严重影响。基于山西晋城矿区的地应力实测数据,分析断层对地应力值与方向的影响。断层附近某些区域水平应力有所减小,大型断层会引起最大水平主应力方向的扭转。在实测数据基础上,采用FLAC3D数值计算软件,分析华亭矿区大型向斜构造周围地应力场分布,并与地应力实测数据进行对比。将地应力实测与数值模拟有机结合,是全面了解煤矿井下地应力场分布特征的有效途径。     

117大厦混凝土底板温度场与应力场数值模拟

根据天津117大厦塔楼D区底板C50大体积混凝土试验方案,基于混凝土水化热放热模型与计算理论,应用有限元分析软件ANSYS,对浇筑混凝土的温度场与应力场进行了数值模拟分析。分析出水化热的温度场和应力场的空间分布。计算表明:混凝土中心温度变化较大,温度应力最大值出现在大体积混凝土底部和四周与土壤交接部位,但远小于混凝土的抗拉强度设计值,不会导致温度裂缝。     

Advance of in-situ stress measurement in China

In-situ stress is an essential parameter for design and construction of most engineering projects that involve excavation in rocks.Progress in in-situ stress measurement from the 1950s in China is briefly introduced.Stress relief by overcoring technique and hydraulic fracturing technique are the two main techniques for in-situ stress measurement in China at present.To make them suitable for application at great depth and to increase their measuring reliability and accuracy,a series of techniques have been d...     

深井巷道掘进围岩演化特征模拟与扰动应力场分析

 深井巷道围岩扰动应力场与开挖扰动区的形成密切相关。然而,受现场地质条件和监测技术制约,尚难以准确获得围岩扰动应力的演化过程。为此,首先通过原位监测得到深井巷道围岩开挖扰动区的演化特征;然后,基于监测结果利用反分析的方式构建能较为准确地模拟围岩开挖扰动区演化特征的数值模型;最后,通过这一模型分析了深井巷道掘进过程中围岩扰动应力场的演化特征。研究结果表明：当工作面未掘进至监测断面时,由于工作面前方岩体空间约束,测点应力值基本没有变化;当工作面掘进过监测断面后,巷道帮部、顶底板的主应力大小和方向均发生了变化;通过对比扰动应力场与原位监测得到的开挖扰动区的演化特征,发现两者的部分演化特征较为相似。     

公路隧道衬砌裂缝对结构受力分布影响规律研究

近些年我国高速公路隧道规模迅猛增长,与此同时也出现了较多的隧道病害和缺陷,其中二衬衬砌裂缝及渗漏水问题非常突出,大量运营隧道都出现了类似问题。本文结合依托工程,对隧道不同位置出现衬砌裂缝情况下的结构受力分布规律进行了分析与研究,探讨了裂缝对衬砌结构安全性的影响,得出结论如下：(1) 素混凝土隧道衬砌贯通型裂缝,隧道结构成为多铰环形结构,结构在断裂处轴向承载能力变化不大,但不能继续承受弯矩|(2) 通过计算分析发现,结构在某处断裂而不能继续承受弯矩时,其整个受力分布规律会发生改变,在其它局部会产生较大的弯矩,从而诱发新的开裂|(3) 裂缝的存在对隧道周边岩体的受力和变形存在着很大的影响,裂缝的存在改变了既有隧道力学分布规律。在隧道运营过程中,当发现存在裂缝时,必须加强监测并严控裂缝的发展。     

降雨条件下路基应力场分析

基于渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下路基的渗流场,再根据渗流场和应力场耦合原理,模拟遇水作用后路基应力场的变化规律,并对不同情况下的路基渗流场和应力场进行分析对比,为路基稳定性分析提供参考。     

深井巷道围岩温度场分布规律研究

基于地质学和热力学理论,给出巷道围岩温度场受不同的风流冷却时间的无因次解析式,以淮南地区某高温矿井的实测数据作为参数,用有限元软件ANSYS计算出围岩温度场的分布。提取数值计算结果与解析解对比,结果表明解析解与数值解吻合程度较好。     

胶东西部石墨矿地质特征及资源量预测

胶东西部地区是我国重要的石墨矿勘查开发基地,已开发利用多年.本区石墨矿属沉积变质成因,分布于荆山群地层中,受构造控制明显.总结区内石墨矿床特征,结合区域地质、物探特征及已知矿区石墨矿规律,对本区石墨进行了分带、分区,采用趋势外推法和类比法对石墨矿资源预测,预测区内可新增334？类石墨矿物量4 632万t,显示有良好的勘查开发前景.