北岭煤矿地应力测量及其特征分析

为弄清北岭煤矿浅部应力状态及分布特征,采用空心包体应力解除法进行地应力测量。结果表明:该区的地应力以水平构造应力为主,且均为压应力;最大主应力位于近水平方向,为近东西向;各测点均有两个主应力接近水平方向,另一个主应力接近垂直方向,垂直主应力值基本等于自重应力;位于近水平面内的两个主应力值相差较大,三个测点近水平面内的两个主应力的比值分别为1.83、1.88、1.84;在同一平面内,地应力的大小和方向没有出现突变现象,说明矿区的地应力场比较均匀。此次地应力测量为矿区进行围岩稳定性分析及开挖设计科学化提供了理论依据。     

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。     

基于中国西部构造应力分区的川藏铁路沿线地应力的状态分析与预估

基于中国西部构造应力分区和地质力学迹线分析方法,利用Anderson断层力学理论分析工程区可能的主应力方向,并结合地应力数据,分析新建川藏铁路沿线的地应力场方向。基于Hoek-Brown强度理论估算工程区范围内的岩体强度,利用修正Sheorey模型对川藏铁路沿线深埋区域的地应力值进行预测分析,综合分析评价新建川藏铁路沿线地应力状态及可能导致的高地应力现象。研究结果表明,新建川藏铁路沿线区域最大水平主应力优势方向为NE向,但在东构造结附近和青藏高原东北边缘应力区,应力场方向较为复杂多变,其中东构造结区域最大水平主应力优势方向为NNW～NEE向,东构造结以东,最大主应力方向范围较大,优势方位范围20°～140°。地应力预测结果显示,考虑岩性差别,川藏铁路沿线埋深1 000 m左右时,最大、最小水平应力量值范围分别为26.19～38.41和13.88～21.81 MPa;埋深2 500 m左右时,最大、最小水平应力量值范围分别为66.44～86.48和35.02～49.11 MPa。高地应力情况下,埋深超过1 000 m时,硬质岩可能存在岩爆风险,软岩可能发生严重的大变形现象。基于中国西部构造应力分区,利用地质力学迹线分析、Anderson理论和修正Sheorey模型等方法,结合有限的实测资料,可以较好地解决线状工程的工程区应力场状态及应力量值预测问题。     

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。     

采用有限元法对川西北某隧道地应力分析

采用水压致裂法和应力解除法,对川西北某隧道应力进行实测和分析,得到了各测点原岩应力的大小和方向。结果表明,水平主应力为第一主应力,构造应力在测试区域内占优势,区域应力场类型为σ_Hσ_vσ_h型应力场;测试区域开挖影响区内、外最大主应力优势方向为NWW向,可代表测点周边一定范围内岩体地应力状态,为未来该区的工程建设提供一定依据。     

引汉济渭工程黄三隧洞地应力测试研究

通过地应力现场测试,研究引汉济渭工程黄三隧洞地应力场特征。首先介绍水压致裂法基本原理,然后分析现场测试结果得到了水平主应力量值和最大水平主应力方向,讨论了地应力场特征及地应力对隧洞轴向选择的影响。测试区域内,地应力属于中低应力水平,σ_Hσ_hσ_Z;地应力方向在浅部符合河谷区应力分布一般规律,深部主要受区域构造应力场影响。从地应力角度分析,隧洞轴线选择方向对围岩稳定较为有利。     

深部岩体地应力场分异特性研究

以华北平原某深部资源勘探工程为背景,根据井工设施、开采及地面工业场地设计要求,在断层附近不同位置布置勘测钻孔,进行超千米深部岩体水压致裂法地应力测量,通过对断层附近6个钻孔的试验与分析,揭示断层附近地应力场的分异特性及其变化规律。研究表明,断层附近的最大水平主应力σ_H∈[26.35 MPa,55.47 MPa],应力集中系数为1.05～1.44;σ_H/σ_h∈[1.22,1.65],平均为1.56,σ_H/σ_h比值与远场应力的相当;σ_H/σ_h∈[5.90,22.80],平均为16.42,高于远场应力的差值。在断层附近应力方向将发生偏转,范围为0.60°～30.83°,平均偏转24.2°。地应力在断层之间、断层的交汇处及断层下盘发生显著的变化,表现为应力集中、水平主应力差值增大、方向重大偏转及百米地应力增量增大,且位置不同,地应力存在明显的分异性。     

地下水封油库场址地应力场及工程稳定性分析研究

建设战略地下水封石油储备库是完善国家石油储备体系的重要途径之一。鉴于此,我国拟在渤海湾附近投资兴建一大型战略石油储备库。由于地下水封油库特殊的地下结构形式,需要对工程区范围内的地应力的量值和方向进行详细的研究分析。在工程区共布置5个水压致裂地应力测点,实际测值相对较为离散,各个测点之间很难找到内在联系,因此利用Sheorey模型对5个测点的测值进行了归一化处理,较为准确地给出洞身部位的应力值大小,即最大水平主应力为11.02±1.0 MPa,最小水平主应力范围为6.82±1.0 MPa,最大主应力的方向为76°(±13°),这与B.C.Haimson等人在朝鲜半岛的研究成果较为吻合,实测地应力场方向与世界应力图所给出的区域构造应力场的方向极为一致,即WSW-ENE到E-W之间。按照修正后的岩体强度应力比方法评价工程区的应力状态可知,地应力量值中等,地应力场对地下工程稳定性影响不大。在这样的远场应力条件下,按照开挖后洞室截面周边最大应力和洞室围岩岩体强度之比的分析计算结果,如果洞室轴线沿最大水平主应力方向布置,在开挖过程中,地下洞室围岩基本以线弹性变形为主,局部受节理裂隙面影响的岩体会出现掉块现象。选择合适的洞室截面形状及洞室轴线和地应力场最大水平主应力方向之间的夹角对洞室的稳定性至关重要。     

华北地区构造应力场非均匀特征与煤田深部应力状态

 将华北地区分成11个应力小区,依据华北地区近期1 111条中小地震震源机制解数据,利用格点尝试法分析华北地区主应力方向的分布特征,结果显示,华北地区现今构造应力场以水平作用为主,其中,唐山和晋南地区最大主应力方向为近EW向,其他地区最大主应力方向均为NEE向,方位为NE60°～80°。鲁西南万福煤矿深部水压致裂原地应力测试结果显示,水平最大主应力方向的为NE40°～80°,与鲁西南地区中小地震震源机制解的分析结果十分接近。通过构造类比,认为万福煤矿深部应力状态受控于鲁西南地区区域构造应力场。     

华北及郯庐断裂带地应力测量

为了研究区域构造应力场与地壳构造运动及地震的关系,我们在华北及郯庐断裂带进行了原地应力测量。本文仅就华北地区和郯庐断裂带的实测结果,讨论华北和郯庐断裂带现今构造应力埸的特征, 华北地区的应力测量结果表明:虽然各测点的最大主应力方向并不完全一致,但从整个区域来看,最大主应力的优势方向为北西西到近东西向,实测结果与地震地质调查结果一致, 郯庐断裂带各测点主应力的大小和方向变化较大,但是离断裂带较远的测点,其最大主应力的方向仍然反映了近东西向的压应力作用。郯庐断裂带各测点剪应力的大小与离断裂带的距离有关,这同美国圣安德列斯断裂带的测量结果相类似。从原地应力测量资料还可以看出,经过大地震以后,震中区测得的主应力值和剪应力值比震中周围地区的测值低,且主应力的方向与区域构造应力场的方向有较大的偏离,反映了地震过程中应力的释放和调整。应力测量结果还表明,虽然我们的测量大都是在地表下三十米以内的浅部进行的,但测得的最大主应力方向的分布是有一定规律的,与地质构造和地壳运动有一定的关系,浅部原地应力测量结果是能够反映区域构造应力埸的作用特征的。     

贮罐类化工容器边缘应力分析

运用有限元分析方法分析了贮罐化工容器的应力分布，得出了贮罐罐壁、罐底节点附近区域的边缘应力分布，并与理论计算方法进行了比较．     

应力波随机入射情况下均质岩石杆件断裂规律的理论分析

 从应力波随机到达的角度对均质岩石杆件动态断裂规律进行理论分析。通过对三角形、矩形、指数衰减3种典型的应力波在几个特定入射时间传至一维均质岩石杆件的自由端后入、反射波叠加产生的纯拉应力的理论计算,对岩杆断裂的可能性、时间、次数和长度进行系统的分析,得到断裂次数及长度与应力波峰值及入射时间的确定关系,揭示某些岩石冲击破坏工程随机现象背后的固有本质。     

大体积混凝土裂缝控制

大体积混凝土裂缝控制是一个复杂而古老的问题,自从混凝土大规模运用以来,裂缝就一直如影相随,人们一直从不同的角度研究控制裂缝产生的方法、原理。混凝土应力基本可以从温度和水化变形两方面进行分析和控制,如何放在一起进行综合控制还是一个新课题。从这一角度阐述综合应力控制的基本方法,并将这一方法在核电站基础混凝土施工过程中得以成功运用。     

筏板刚度对桩筏基础下卧层附加应力影响分析

采用有限单元法对不同筏板刚度下桩筏基础下卧层附加应力的分布规律进行分析。计算结果表明,筏板刚度对桩顶反力、桩端阻力和下卧层附加应力分布的不均匀性有很大影响,且在刚性基础中表现尤其明显。结合有限元法和Geddes公式的计算结果表明,筏板刚度还引起附加应力沿深度分布的变化及附加应力影响深度的变化。     

玻璃幕墙结构的热应力分析方法

探讨了作用于玻璃幕墙结构上的热应力，讨论了它们所产生的效应及分析方法。这是玻璃幕墙进行热应力强度、刚度校核的先决条件，同时也为整个玻璃幕墙结构考虑荷载的不利组合提供了依据。     

圆形补偿器的应力分析

本文利用弹性力学理论，对圆形补偿器进行了应力分析，研究预加应力最佳值的计算方法。     

利用岩石断裂强度来估算地下岩体水平应力的范围

 地下岩体的垂直应力一般可用其上部覆盖岩体的平均比重乘以其深度来估算,但是水平应力却很难估算。基于岩石断裂韧度是一个常数,利用共线裂纹模型建立裂隙岩体的稳定条件,并应用该稳定条件来估算水平应力的范围。估算结果符合现场的测试结果,表明这一估算方法是有效的、可行的。利用该裂隙岩体稳定条件能很好地解释水平应力与垂直应力之比在浅部地壳中分布在较宽的范围内,但在深部区域内却分布在一个狭小的范围内这一现象。     

疏松砂岩地层套管应力变化三维仿真分析

油田开采到中后期，疏松砂岩地层油井套管损坏愈来愈突出，出砂已成为影响油井产能和损害设备的严重问题。为此针对油田的实际情况，分析疏松砂岩地层的出砂机理，建立了套管、水泥环和地层的三维有限元模型。模型中采用了基于Mohr-Coulomb屈服面的弹塑性本构关系，利用有限元法研究在地层参数一定的条件下，当出砂量变化时，出砂部位、出砂周围区域及射孔孔眼处套管应力变化情况。研究结果表明：随井深和出砂量的加大，套管管体和射孔孔眼处的轴向应力和有效应力都明显增大。这为研究疏松砂岩地层套管的损害机制及防治措施提供了理论依据。     

锈蚀钢筋的力学性能退化研究

从现场采样、试验室加速模拟腐蚀及模拟制作三个途径获取试件,通过对试件的拉伸试验,其结果表明：随钢筋锈蚀率的增加,钢筋的强度、延伸率随之下降。根据锈蚀钢筋的有限元分析,钢筋拉伸状态下的应力分布存在应力集中现象,随锈蚀率的增加,应力集中现象越趋明显。根据试验结果与分析结果的统计分析,提出锈蚀钢筋的应力与应变关系。     

主应力轴旋转下(b=0.5)原状软黏土孔压特性

采用浙江大学空心圆柱扭剪仪(ZJU-HCA),对杭州原状软黏土进行固结不排水主应力轴旋转试验,探讨剪应力变化、初始剪应力水平高低及主应力轴正向和逆向旋转对黏土孔隙水压力(简称孔压)发展的影响。试验中保持平均主应力不变,中主应力系数b=0.5。试验结果表明:定向剪切产生的孔压主要受剪应力控制;用双重屈服面理论得到孔压系数,结合孔压线性拟合结果发现,若初始剪应力低于峰值剪应力,体积屈服面函数不受主应力轴旋转影响;若初始剪应力接近峰值剪应力,主应力轴开始旋转时的孔压上升速率相对较高,但后期孔压反而会下降;纯主应力轴旋转过程中的孔压上升速率主要受初始剪应力大小控制。主应力轴正向旋转较逆向旋转产生的孔压小;主应力轴逆向旋转相对正向旋转对整个剪切过程的孔压发展有较大影响。