万福煤矿深部水压致裂地应力测量

为了克服煤田上覆冲击层厚度高达700m所造成的困难，保证超千米深部地应力测量的成功，对传统水压致裂法测量方法和设备进行改进，增加测量系统的耐压能力和测试系统的精度。在完成的7个钻孔、37个测点的现场实测中，6个钻孔的深度接近和超过1100m，最大测点深度为1105m，创造了我国水压致裂法测量地应力钻孔深度的新记录。通过实测，确定了矿区的地应力状态及其分布规律。研究结果表明，37个测点的最大水平主应力与垂直主应力的比值为1．441～3．224，平均为1．97，反映了矿区地应力场以水平应力为主导的特点。测量结果可为矿山建设和开采设计提供科学的依据。     

超声波钻孔电视在地应力测量研究中的应用

通过一个300m和一个800m典型钻孔的实际测试结果,揭示超声波钻孔电视在地应力测量研究领域中的几个应用实例,如:岩层裂缝的检测、地应力测试段的选定、岩芯定向,特别是对水压致裂法形成的诱发裂缝和孔壁崩落的测定及分析,在地应力测量研究中将可显示出较强的优势,尤其是最大水平主应力方向的获取,更优于其它方法。并将在两个钻孔中所得结果与常用的定向印模测试结果进行了对比,取得了较为一致的成果。关于超声波钻孔电视对水压致裂法诱发裂缝的测试还未曾见过报道。最后简述了地应力数值大小的推估研究与展望。     

二郎山公路隧道地应力测试研究

通过对2组钻孔应力解除法地应力的测试和6组Kaiser效应地应力的测试，查明了二郎山深埋特长公路隧道工程岩体内地应力的总体状态为潜在走滑型，隧道中部测得的地应力量级普遍较高，最大主应力高达35.5MPa，因而，施工过程中须高度重视其高地应力与岩爆问题。     

三山岛金矿地应力场与地质构造关系分析

结合现场地应力测量，对三山岛金矿区地质构造进行了细致分析。研究了矿区地应力场分布规律及其与地质构造的关系．实测的三维地应力状态与区域构造应力场显示了良好的一致性，证明了实测结果的可靠性和正确性，对矿山开采设计具有重要的指导意义．     

小湾水电站坝基岩体弹模与地应力测试研究

为了评价小湾水电站坝基岩体开挖后的卸荷松弛效应、确定卸荷深度和研究卸荷岩体的应力分布特征，同时采用钻孔弹模法和水压致裂法在坝基开挖面进行了5个深度20—30m钻孔的岩体变形与地应力测试。测试结果表明开挖卸荷影响较明显，钻孔浅部（深度小于11m）弹模明显降低；坝基岩体表层20m以内的最大水平应力一般小于10MPa，显示了一定程度的应力集中现象。其次，根据卸荷带划分结果和工程地质条件进行了二维弹塑性有限元应力场模拟分析。分析结果和实测结果一致，表层开挖卸荷岩体中应力有所释放，河床以下20～50m范围存在明显应力集中。     

基于钻孔局部壁面应力解除法的深部页岩三维地应力计算方法

页岩气储层的地应力状态是评价页岩气可采性的重要指标之一。为了满足页岩气勘察的实际需要,在钻孔局部壁面应力解除法(BWSRM)的基础上,充分考虑各向异性、孔壁温度变化以及孔壁压力的影响,推导出适用于深部页岩的三维地应力计算方法,并通过算例分析上述因素对孔壁附近应力分布的影响。得到如下结论:(1)孔壁处应变和远场地应力之间的关系与多个力学参数以及热学参数有关,理论上需要得到不少于9个不同方向上的正应变数据并结合室内试验来确定测点附近的三维地应力状态;(2)孔壁压力以及孔壁温度改变会影响孔壁附近应力分布,影响范围为3~5倍钻孔半径。深部岩体力学以及热学上的各向异性也会影响深部地应力分布;(3)在使用BWSRM方法测量并计算深部岩体三维地应力过程中,必须考虑测试环境以及岩性条件的特点,否则无法得到正确的三维地应力场状态。     

深部岩体三维地应力测量新方法、新原理 及其相关问题研究

博士学位论文摘要 首先，对地应力场的基本分布规律以及工程地应力的测量方法和技术进行了全面的归纳与总结，在系统分析前人研究成果的基础上，提出了一种新的地应力测量方法——钻孔局部壁面应力全解除法；     

三孔正交法地应力测试原理

文章较为详细的介绍了一种简单而实用的地应力测试原理,目的在于为我国煤矿井下地应力测试提供一种简便易行的测试手段,同时对现有的地应力测试方法进行补充与完善。文章依据弹性力学基本原理,以轴对称圆孔的孔边应力分布规律为研究出发点,依据三个相互正交测试孔获得的致裂方程和固体力学中的应力状态理论,计算获得测试点处主应力、最大与最小水平应力和构造应力的大小与方位。该原理经现场应用,效果很好。研究成果弥补了目前煤矿井下地应力测试精度难以把握的缺陷,对我国矿山地应力测试方法的研究与完善具有较大的参考价值。     

新疆某高放废物预选处置库区地应力测量研究

 为了获得预选处置库区现今地应力的赋存特征,在该区花岗岩体内的4个深钻孔中采用水压致裂方法进行地应力测量。基于钻孔岩芯编录结果,在0～700 m深度范围内,成功取得地应力量值和最大水平主应力方向数据。依据获取的地应力实测资料,结合拜尔利定律和断层摩擦库伦准则,对预选区的地应力状态及断层活动性进行分析。结果表明：(1) 3个主应力随深度呈现出较好的线性关系;(2) 测试深度范围内,水平应力普遍高于垂向应力,预选区构造应力占主导地位,且随深度的增加逐渐减弱,岩体北部的水平力作用强于中部及南部,南部最弱;(3) 最大水平应力优势方位为NEE,与区域构造应力场方向基本吻合,自青藏高原内部及边缘到东天山地区,现今最大主应力的作用方向表现为由NE～NEE的变化规律;(4) 预选区地应力量值未达到断层摩擦滑动临界值,断层活动性较弱;(5) 研究成果为处置库的开挖设计和稳定性评价提供科学的指导,实测资料填补了该区域地应力数据的空白,为我国西部地区地应力场分布规律研究提供重要参考资料。     

三维地应力测量及地质力学分析

 针对地应力场测量给出的区域最大主应力方向常常有争执,且不同的测量方法结果也不同。采用现场测试和地质力学对地应力场进行分析,以研究工程两侧坝肩岩体的稳定状况并为其设计与施工提供可靠的理论依据。现场测试采用套孔应力解除法,使用36–2型钻孔变形计采集数据,结合室内弹模试验,分析计算得出坝肩岩体地应力的大小、方位、倾角,并对计算结果进行分析,得出工程区地应力的分布特征。地质力学分析方法对场区共轭剪节理和断层面的产状、擦痕侧伏角及移位等地质信息进行分析,引入赤平投影分析计算原岩主应力方向。通过这两方面的对比研究,结果表明：(1) 实测原岩应力与地质力学分析结果基本吻合,可靠性较高;(2) 场区测点处应力作用方式以地形地貌与构造应力综合控制为主导,最大主应力大小为11.8～20.8 MPa,总体方位左岸为NW～NNW,右岸为N～NNE,方向在坝肩两侧基本上与峡谷壁面平行,向峡谷侧下方倾斜;(3) 场区三向应力状态应属潜在走向滑动型。     

南水北调西线工程区地应力测量及地应力场特征分析

基于对南水北调西线一期工程场区现场水压致裂地应力测试工作,得出如下初步结论:(1)各线路孔中最大水平主应力值最高约为25 MPa,最大水平主应力方向均为NNE或NEE;(2)各坝址孔中最大水平主应力值最高约为17 MPa,最大水平主应力方向受局部地形地势影响变化较大,但大多数孔方向仍为NNE或NEE;(3)在试验深度范围内,线路孔侧压系数随着钻孔深度的增加逐渐减小;当测试深度在200 m以下时,侧压系数值基本维持在2左右;(4)各测孔侧压系数均大于1,表明工程场区地应力以构造应力为主导;(5)在测试深度范围内,各测孔的最大、最小水平主应力随岩层深度的增加均有增大趋势;(6)回归分析结果表明线路孔的最大水平主应力值随深度呈现良好的线性关系;(7)由于隧洞洞室埋深较深,且穿越高应力区,存在中等强度岩爆或流变的可能性。     

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。     

复杂泥页岩地层地应力的确定方法研究

掌握地层原始地应力状态是有效控制钻井过程中泥页岩地层井壁失稳的前提。在分析水压致裂法、Kaiser效应法、差应变法和多极子测井方法测量地应力的技术现状的基础上，发现利用单一方法获取复杂泥页岩地层的地应力比较困难，将多种方法组合在一起才能较好地解决问题。如果地层破裂试验层段有钻井岩芯，可通过差应变方法获得主地应力的比值；如果地层破裂试验层段没有钻井岩芯，可通过多极子测井方法得到两个水平主地应力的差值。将两个水平主地应力的相对值代入地层破裂试验的破裂压力计算模型，可分别确定出两个水平主地应力的大小。利用地层破裂试验与差应变试验组合测地应力方法和地层破裂试验与多极子测井组合测得应力的方法，分别较为成功地测试地应力。     

基于地应力现场实测与开采扰动能量积聚理论的岩爆预测研究

高地应力诱发的岩爆灾害是目前深部地下工程经常遇到的工程地质问题。现场地应力测量是岩爆预测的重要前提,根据三山岛金矿深部测量和岩体赋存状况的特点,优化应力解除测量技术并在矿区深部进行现场实测。提出采场岩爆发生的2个必要条件,即岩石具备储备高应变能的特性和采场具备高应变能积聚的应力环境。基于地应力实测与岩石力学室内试验结果,采用多准则判据对矿区深部发生岩爆的倾向性做出定性分析与评价。FLAC3D数值模拟分析揭示深部开采引起的采场围岩能量积聚、分布状况及变化规律。首次采用地震学的知识,对三山岛金矿未来深部开采过程中可能诱发岩爆的地点和级别做出预测。研究成果为深部地下工程岩爆的预测、预报提供新的思路和途径。     

玲珑金矿深部地应力测量及矿区地应力场分布规律

 介绍玲珑金矿主矿区深部和浅部两期地应力测量的过程和结果。为提高测量结果的可靠性和准确性,采用完全温度补偿技术和实现完全温度补偿的空心包体应变计等一系列新的技术和方法,对传统的应力解除法进行重大改进。通过实测,获得矿区7个水平,18个测点的三维地应力大小和方向。根据实测结果,对玲珑金矿主矿区地应力场的分布规律进行定量的综合分析与研究。研究结果表明：(1) 玲珑金矿主矿区地应力场以水平构造应力为主导,最大水平主应力平均为自重应力的2.26倍;(2) 最大水平主应力的走向为NW向,基本与区域构造应力场最大主应力的方向相一致;(3) 垂直主应力值基本上等于或略大于自重应力值;(4) 深部与浅部相比,尽管岩性有较明显变化,但地应力场分布规律并没有显著改变;(5) 最大水平主应力、最小水平主应力和垂直主应力值均随深度呈几乎线性增长关系。     

赵楼煤矿1 000 m深孔水压致裂地应力测量及其应力场研究

 赵楼煤矿是目前国内开采最深的非金属矿山之一,处于曹县-郓城活动断裂带上,区内地质构造较为复杂。为了掌握矿区原岩应力场分布规律,应用深孔水压致裂地应力测量技术开展地应力测量工作,获得该矿区2个钻孔中16个测段的应力状态。测量结果表明：矿区最大主应力随深度增加基本呈线性增大,且在800 m深度处应力值有所变化,最大水平主应力为28.45～45.75 MPa,方向NEE,反映出矿区地应力场以水平应力为主导的特点,测量结果可为矿山建设和开采设计提供科学依据。     

十年来韩国隧道施工的地应力水压致裂法测试经验

自1994年以来,韩国的土木工程师们首次接触到水压致裂法,在仪器开发、解释技法领域均有长足进展。在仪器开发方面:第一代水力致裂试验装备为管道形状,操作较为困难,之后简化到管线状,至今已研制出更加小型化、便于操作的设备。在解释技法领域也取得很多成就:水力致裂应力曲线中最难判读的龟裂闭锁压力曲线,也可以利用各种分析方法自动锁定。通过过去10a年来的探测经验,韩国已积累了国内大部分地区地应力的检测结果,而且这些参数资料一直在隧道工程的各种设计中得到应用。因此,考虑到沿岸地区的地应力测试固有的局限性,路域地区的测试资料可作为较好的参考资料,将其应用于海底隧道工程的设计当中。     

基于多源信息集成的地应力场分析研究

在对岩体应力场特征源数据挖掘和特征提取的基础上,结合多源信息集成技术,提出地应力场模拟的多源信息集成研究方法,该方法分为以下递进的3个部分组成：初次岩体应力场特征源数据信息集成→多源信息集成计算→二次集成即监测与反馈信息集成。进行多源信息集成计算时,结合均匀设计及模拟退火–粒子群(SA-PSO)混合优化算法。将该方法用于白鹤滩水电站工程区岩体应力场进行多源数据集成计算,计算结果与测试成果相符,且对勘测过程中的钻孔岩芯饼化现象及探洞开挖过程中出现的片帮现象与计算进行对比分析,从应力量值和方向量方面证明所提出的基于多源信息集成的地应力场分析研究方法是合理及可行的。     

晋城矿区地应力场研究及应用

 随着矿井开采深度与强度的不断增加,地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出,在煤矿矿区进行地应力测量,并分析地应力场分布特征具有重要意义。在晋城矿区,采用小孔径水压致裂地应力测量装置,进行10个煤矿、62个测点的二维与三维地应力测量。实测数据表明：晋城矿区原岩应力以水平应力为主,构造应力占绝对优势,属于典型的构造应力场类型;地应力值属于中等水平;矿区东部与西部水平主应力方向变化较大,主要原因是受晋获褶断带的影响。基于实测数据,绘制晋城矿区地应力分布图;采用回归方法分析地应力随埋藏深度的变化规律;论述水平主应力与垂直主应力的比值同埋藏深度的关系,并与霍克–布朗包线进行比较。选择典型矿井,将地应力测量结果应用于巷道布置与支护设计,根据地应力场分布特征提出合理的巷道轴线布置方向,并在井下应用中得到验证。井下地应力测量为晋城矿区提供了可靠的基础数据,对指导矿区井田开拓、巷道布置与支护设计、采煤方法的选择等工程实践具有重要参考价值。