水压致裂法在大巴山深埋隧道地应力测试中的应用

大巴山地区地质构造复杂,目前建设的隧道多为深埋隧道。了解地应力条件对隧道施工设计参数的选择以及岩爆的风险预测具有重大意义。选择水压致裂法,以大巴山区域旗杆山隧道为例,介绍了水压致裂法测试深埋隧道地应力的方法,并对测试结果数据进行分析,从而对该隧道施工期间发生岩爆的可能性进行预测。实践表明,运用水压致裂法,能较为准确地测量到深埋隧道相关施工区域的地应力分布特征,同时具有施工周期短,施工操作简单的特点。     

水压致裂法三维地应力测量

水压致裂法地应力测量,具有突出的优点,已被国内外广泛应用,但历来只是在单钻孔内测量平面应力场.本文首先简单地介绍了这种地应力测量的测试技术,然后在钻孔围岩的力学分析的基础上,提出了三维地应力测量的原理和方法,严格地推导了计算公式,并举有算例.     

香港排污隧道工程水压致裂法地应力测量研究

初始地应力状态是岩石地下工程设计中的重要参数，而水压致裂法是深部岩体应力测量的理想方法。文章介绍了水压致裂法地应力测量原理及其在香港本岛排污工程隧道沿线11个钻孔（深度130—430m）中的测量实例。测量结果分析表明，隧道高程的最大水平主应力5～20MPa，侧压力系数0．6～1．5，对于工程所处的结晶硬岩而言，属于中等地应力水平；最大水平主应力方向与隧道走向的夹角一般较小，即地应力对隧道稳定性比较有利。另外从地应力场的角度对工程施工提出了建议。     

水压致裂法地应力测试结果分析

介绍了水压致裂法的主要设备及测试步骤,明确了水压致裂法的基本原理与方法,通过某矿区地应力实测数据得到钻孔横截面上大、小主应力值,大主应力倾角以及大主应力方位角,表明了实测范围内地应力以构造应力为主,并非随深度呈线性增加趋势且测段出现应力场突变特征。     

某高速公路隧道区水压致裂地应力测量与分析

介绍了某高速公路隧道区两个钻孔的水压致裂法地应力测试结果,并就地应力特征及其对隧道围岩稳定性的影响进行了分析与评价。     

水压致裂法测量地应力理论与应用

针对水压致裂测量地应力理论与工程研究现状,对水压致裂测量地应力理论、方法、技术以及特点进行了分析,并对水压致裂测量地应力的测量结果进行了论述。     

水压致裂法三维地应力测量及其修正和工程应用

叙述了水压致裂法三维地应力测量在水布垭枢纽中的具体应用,并对经典理论( 钻孔轴向就是地应力的一个主方向的假定) 整理的实测成果,进行了修正     

水压致裂三维地应力场确定实例分析

以某水电工程地下厂房区地应力测量的实例,介绍3孔交汇水压致裂法三维地应力测量方法及测试结果,并联系地形地貌及区域构造条件分析测试结果的特征,也从应力场角度对地下厂房轴线的选择作出评价。     

水压致裂法地应力测量的校核和修正

研究了水压致裂法地应力测量的经典理论,对不完全符合实际的钻孔轴向与主应力方向一致的假定和所采用的最大单轴拉应力破裂准则,进行全面的分析和研究,提出了对实测成果进行校核和修正的建议,推导了具体计算公式,并附有实例。     

深孔水压致裂地应力测量及应力场反演分析

 万福煤矿是一座拟建特大型矿井,上覆冲积层厚度高达700 m,主煤层平均埋深达1 004.12 m。选择7个勘探钻孔、37个试验段进行深孔水压致裂地应力测量。为保证超千米深孔地应力测量的成功,对传统水压致裂法的测试技术和设备进行改进,提高系统的耐压能力和测试精度。测孔最大水平主应力与垂直主应力的比值较大,平均为1.97,说明勘探区现今应力场以水平应力为主导。测得的21个印模中有18个点位于NEE-SWW向,3个点位于NW-SE向,符合本区震源机制解得出的挤压应力场方向,且与新构造活动所反映的区域构造应力场方向一致。结合实际的地质条件和地层参数,在实测地应力结果的基础上,提出基于有限元三维地应力拟合分析法反演勘探区现今地应力场,给出煤层顶板主应力分布曲线并分析井下可能出现的各类不良地质现象。     

深部矿井地应力测量方法研究与应用

目前地应力测量方法有很多种,可分为力学法、地球物理法及地质构造信息法等。在分析各种测量方法特点的基础上,介绍适用于深部煤矿巷道的地应力快速测量方法——小孔径水压致裂地应力测量法,包括小孔径水压致裂地应力测量原理、测量装置的组成部分和技术特征。在我国煤矿典型的深部矿区——新汶矿区井下巷道中,完成9个测点的地应力测量。其中5个测点的埋深超过1000m,最深达1220m。测量结果表明,7个测点的最大水平主应力大于垂直主应力;最大水平主应力高达42.1 MPa;最大水平主应力与垂直主应力的比值为1.004～1.550;新汶矿区超过1 000 m深井地应力以水平应力为主,最大水平主应力方向主要集中在N3°E～N43.5°W。通过井下实测,确定出所测区域地应力状态及其分布规律。同时证明,小孔径水压致裂地应力测量法可为深部矿井提供有效、快速的地应力测量手段,为深部巷道布置和支护设计优化提供可靠的基础参数。     

深埋巷道地应力测量及围岩应力分布特征研究

 基于淮南矿务局潘一矿的水压致裂法地应力测量结果及围岩应力分布特征研究,可以得出如下初步结论：(1) －790 m高程东翼矸石胶带机大巷区地应力以构造应力场为主,其最大原岩水平主应力值大于28.33 MPa,岩石单轴饱和抗压强度与最大水平主应力比值为5.82,属高应力区;(2) 在高地应力作用下巷道围岩塑性区从洞周向深部逐渐扩展,同时围岩应力也在塑性区向纵深方向逐渐增大,受围岩弱化的影响,围岩应力在约2倍洞径处应力达到最大值,然后再降低并趋于原岩应力;(3) 底板轨道大巷对顶板围岩应力分布的影响范围大于6倍洞径,远远超过根据传统弹性力学计算的3倍洞径影响范围。研究表明,深埋巷道围岩应力分布特征有别于传统的浅埋巷道,可为类似巷道围岩的变形破坏机制分析以及巷道加固支护提供参考。     

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。     

软岩地应力测量新方法的试验研究

本文采用一种新方法测量软弱岩体中的初始应力和扰动应力场。该方法与目前已采用的方法不同,无需套孔解除,不用弹性公式换算,便可直接测量出地应力的大小和方向;利用单孔既可测量空间初始应力场,又可测量其扰动应力;不受电磁效应干扰,数据可靠,且可用于破碎岩体中测量,具有广阔的应用前景。文中介绍了这一方法的原理、模拟试验过程以及对试验结果的分析。     

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。     

乌鞘岭长大深埋隧道围岩变形与地应力关系的研究

乌鞘岭长大深埋隧道横穿祁连山东麓，长达20050m，最大埋深1050m。在千枚岩夹板岩及构造角砾岩等软弱岩层洞段的隧道开挖过程中，围岩强烈变形，水平最大变形达1034mm，拱顶最大下沉量达1053mm，由此导致支护失效甚至型钢钢架被严重扭曲，且持续变形不收敛。原地应力测量研究表明，该洞段具有明显的现今构造应力作用，最大主应力的作用强度为20-22MPa，现今地应力状态的总体特征为σH≥σV〉σn。分析认为，隧道围岩的变形是在较强的构造应力与垂直重力的共同作用下，由于未及时支护，软弱围岩不能承受该作用力，以致产生持续性流变大变形。工程实践表明，围岩应力状态是支护设计的依据，而适时支护是非常重要的。允许围岩适度变形，使围岩应力得以适度释放。选择在流变大变形尚未形成，围岩尚未丧失其抗载能力的时刻，及时进行衬砌支护，这对确保围岩稳定和支护安全具有重要意义。     

水力阶撑法用于原地应力测量的工作原理及其工程实践

将水力阶撑实验做为原地应力测量的一种新的方法，阐明了其工作原理及其实验过程中的水力学机制。以具体工程实践为例给出了该方法的操作程序并论述了它的特色所在。     

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。     

挪威海底隧道经验在厦门海底隧道建设中的应用

挪威在世界上拥有最多的海底隧道,最近30a共修建了40条海底隧道,总长达240km。尽管大部分隧道位于较好的地层条件,但也遇到与断层相关的复杂地质条件。挪威海底隧道规划与施工中的一个主要特点是封闭可能的渗水,多年的实践发展出一套系统的探测和封闭渗水的方法,挪威所有的海底隧道都应用了这一方法。据此,介绍该方法,同时介绍处理更为复杂地质情况的隧道建设经验,包括防止隧道的进一步坍塌以及所采取的冻结地层方法,进而还讨论有关把挪威海底隧道经验应用到厦门海底隧道规划与建设中的问题。厦门海底隧道某些段所处地质条件较差,极具挑战性。挪威顾问集团专家协助并正参与把挪威经验应用到厦门海底隧道的建设中去。     

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。