考虑应力梯度的原生裂隙水压致裂法地应力测量的原理及工程应用

介绍原生裂隙水压致裂法地应力测量的原理及其与经典水压致裂法的异同之处，并探讨在单钻孔中考虑沿铅直钻孔轴向应力梯度的应力场的反演方法。在求解某液化石油气地下储备库工程应力场的过程中，假定区域应力场在拟建洞室附近的小区间内呈线性关系，并将参考点选在洞室附近某点，与前人将参考点选在地面并假定区域应力场从地面至钻孔底部整个深度区间内呈线性关系的研究成果相比，无疑使得计算结果更趋合理。同时将遗传算法应用于求解应力场任意一点的完全应力张量，得到比较满意的结果。     

单钻孔中水压致裂法三维地应力测量的新进展

由于测量深度深和其他突出优点,水压致裂法地应力测量已被国内外广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维地应力状态。长江科学院在国内率先提出在3个不同方向钻孔中和单钻孔中进行三维地应力测量的原理和方法,扩大其应用范围,并已在工程中得到广泛应用。近期,长江科学院又提出新的单钻孔水压致裂法三维地应力测量原理,只需选择2个或2个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,或者在完整岩体段常规压裂试验的同时,选择1个或1个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,就可确定岩体的三维地应力状态,并且可以应用到深钻孔的测量中,在工程上有广泛的应用前景。对该测量方法资料整理的计算公式严格进行推导,在实例中,三维地应力测量的测量成果,不仅得到水压致裂法钻孔横截面上实测的二维应力状态的检验,还得到同一钻孔对应深度的套芯应力解除法实测的三维地应力状态的印证。     

原生裂隙水压法三维地应力测量原理及应用

介绍了单钻孔中利用原生裂隙重张试验确定三维地应力的两种方法,即利用原生裂隙重张试验和原生裂隙重张试验与完整岩石段常规压裂试验相结合的方法。讨论了单孔原生裂隙重张试验三维地应力确定方法在工程中的应用结果及其与三孔交汇水压致裂法的比较     

原生裂隙对水压致裂应力测量结果的影响

以水压致裂原地应力测量实际测试结果为例,通过对测试记录曲线及地应力计算结果的分析,结合破裂的印模定向和钻孔超声波测试结果,讨论和分析了原生裂隙对水压致裂原地应力测量结果的影响,并对相关的数据处理方法提出了合理的建议。     

在单钻孔中水压致裂法的三维地应力测量

 提出了利用钻孔中原生裂隙的重张试验, 在单钻孔中进行水压致裂法的三维地应力测量的原理和方法。对利用原生裂隙的重张试验及其与完整岩体段常规压裂试验相结合的两种基本情况, 推导了计算公式, 可操作性很强。     

东秦岭东江口花岗岩体水压致裂法与AE法地应力测量对比研究

中国东部现今构造应力场的特征表现为以水平应力为主,最大主压应力方向为近EW向,而秦巴地区已有地应力测量资料显示地应力最大主压应力方向以近SN向为主。为了查明其原因,结合三峡引水工程秦巴段地壳稳定性调查评价工作,在东秦岭东江口花岗岩体内布置一口地应力综合测量孔,进行水压致裂法与AE法地应力测量对比研究。在东江口花岗岩体600m深钻中,将埋深30～596m分27段进行水压致裂法地应力测量,获得20组水平主应力有效数据和25个裂缝破裂方向数据;同时,将埋深为75～599m分11段进行AE法现今最大主应力值测量,获得11个有效数据。将上述2种方法在同一测量深度的测量结果对比后发现：在200m深度以上,2种方法所得结果相近;在200m深度以下,水压致裂法测量的最大水平主应力值比AE法测量的最大主应力值大10MPa左右,前者与邻区已有的水压致裂测量数据相比,普遍偏高,而后者与邻区同一深度的测量结果相近。造成上述结果的原因是,在200m以下岩体中存在残余古构造应力,它与现今构造应力等叠加在一起构成地应力。综合研究结果表明：残余古构造应力是秦巴地区地应力的重要组成部分,不容忽视,上述研究结果对于充分认识秦岭中新生代造山带地应力场的分布规律具有重要的理论意义;同时,还可为穿越秦岭和大巴山的生命线工程的深埋长隧道的规划和设计提供依据。     

M-HTPF法全地应力张量反演探索与实践

HTPF法现场测试和反演计算由于需要大量原生裂隙面而使得该方法的广泛推广应用受到极大限制。新近提出的M-HTPF法有效的解决了这个问题,该方法依据摩尔库伦理论,通过建立结构面上的广泛存在的法向应力和剪切应力关系,优化方程组求解条件来实现降低对原生结构面数量的依赖。笔者基于M-HTPF法,利用最小二乘法和计算机程序试错搜索原生裂隙面摩擦系数的办法,在MATLAB平台上利用mldivide命令实现方程组求解,通过计算机程序自动搜索和统计,可以实现原地应力张量的反演计算。通过利用法国Mercantour公路隧道HTPF测试数据和山东某科研钻孔的测试数据,检验了反演计算软件的可靠性和实用性。研究结果表明,M-HTPF法可使用4条及4条以上原生裂隙对原地应力进行有效的反演计算分析,反演计算获得的数据离散性小,数据稳定性高。该方法为单孔三维水压致裂原地应力测量提供了新的思路和途径。     

应用水压致裂法测量三维地应力的几个问题

以新疆某抽水蓄能电站地下厂房区地应力实测资料为基础,探讨了当前应用水压致裂法测量三维地应力存在的几个问题,提出了孔壁出现倾斜水压破裂时计算三维地应力的简便方法,并对水压致裂三维地应力测量方法的应用前景进行了讨论。     

水压致裂法地应力测量的数值模拟

由于测量深度深及其他突出优点,水压致裂法在地应力测量中已在国内外得到了广泛使用。基于大型通用有限元软件平台 Abaqus,建立了二维应力-损伤演化模型,对不同水压及初始裂隙下的多工况进行数值模拟试验,并与理论解进行比较以验证数值模拟结果的可靠性。分析结果表明:数值模拟试验的裂纹开展方位、致裂压力最小值与理论解吻合;初始裂隙的存在将影响致裂最小水压力值和裂纹扩展方向及模式,其结果可对原位地应力测试和水压致裂工程设计提供借鉴和指导。     

水压致裂法测试地应力简析

高地应力对地下工程危害大,对地应力测量十分必要。文章结合工程实例对现行公路规范推荐的"水压致裂法"地应力测试作简要的分析,具有一定的借鉴意义。     

堆石料等应力比路径三模量增量非线性模型

已有研究表明,土石坝内堆石料在填筑期的应力路径可近似为等应力比的路径。根据等应力比三轴排水剪切试验,介绍了一个三模量增量非线性模型,即模型除给出堆石体积模量K和剪切模量G的表达式外,对剪应力产生的体变和平均主应力产生的剪切应变也采用了交叉模量J表达。采用粒子群优化算法通过全量本构关系曲线确定增量模型参数。通过对试验数据的拟合发现,三模量模型可以较好地反映堆石料的应力与变形特性。     

谈加筋格宾挡土墙的施工技术

结合闻垣高速公路LB1项目工程实例,主要介绍了高速公路加筋格宾挡墙施工技术原理及特点,采用该技术能够有效提高路基结构的整体性与牢固性,将该技术成功地应用于闻垣高速公路挡墙施工中,取得了良好的施工效果,对其他同类型的挡墙施工具有较高的参考价值。     

不应忽视悬挂运输设备轨道下翼缘在轮压作用下折算应力的补充验算--兼论国家标准图集《悬挂运输设备轨道》中轨道计算

通过对悬挂运输设备轨道下翼缘在轮压作用下折算应力的分析和验算 ,说明了对其折算应力补充验算是必要的 ,并提出满足折算应力的途径     

一种测定深部岩体地应力的新方法——钻孔局部壁面应力全解除法

简要回顾了基于钻孔进行地应力测量的几种方法，并指出了这些方法自身存在的局限性。提出了一种测定深部岩体地应力的新方法-钻孔局部壁面应力全解除法。该方法的明显优点是，不需要套钻，而且在确定地应力的主值及其方向时也不需要作任何假定。从理论上讲，该方法将不受测量深度的限制，对于深钻孔是普遍适用的，这将为大陆科学钻探计划中深部岩体地应力测量提供一种新途径。     

卸荷对高应力下粘土力学性质的影响

随着地下工程建设规模的深入与扩大,高应力下土体在卸荷状态下的力学特性研究具有越来越重要的意义。通过对重塑粘土试样进行一系列的K0固结后卸除围压或轴压剪切试验,探讨并总结了关于卸荷应力路径下粘性土变形过程与强度变化关系,为工程建设提供可靠依据。     

后张预应力技术在郑州市人大办公楼中的应用

结合郑州市人大办公大楼工程实践，从电算软件、各参数值的确定、预应力次弯矩等方面，探讨了各构件预应力的设计，阐述了后张预应力的施工技术，经实践证明，该技术具有独特的优越性，有广阔的应用前景。     

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．     

粒间应力、土骨架应力和有效应力

有效应力的概念和有效应力原理对于土力学具有奠基性的意义。但对于诸如"有效应力是虚拟的应力还是真实应力","有效应力方程是否需要修正"等问题在土力学界一直存有争议,尚没有形成共识。在明确有效应力就是不包含孔隙流体压强作用的土骨架应力的基础上,由土颗粒间力的平衡分析和土骨架单元体的平衡分析得到有效应力与总应力以及孔隙流体压强关系的表达式。对于饱和土,这一表达式就是Terzaghi的有效应力方程。表明Terzaghi的有效应力是真实的物理量,具有明确的物理意义,Terzaghi的有效应力方程不需要做任何修正。文中阐明了有效应力、粒间应力和土骨架应力的物理意义及其相互关系。说明在分离考虑孔隙流体压强作用的情况下,有效应力、粒间应力和土骨架应力三者可以是一致的,即不包含孔隙水压强作用的粒间应力和土骨架应力就是有效应力。土骨架应力可以分成孔隙流体压强产生的土骨架应力和有效应力两部分,两者都对土体的变形和强度有贡献,但是作用效果不同。在孔隙流体压强作用对土体的变形和强度的贡献可以忽略的条件下,有效应力决定土的变形和强度。     

斜坡应力分带性测试及其在卸荷分带中的应用

洞壁应力恢复法地应力测试具有简易、快速、经济、实用等优点,可应用于斜坡应力场的系统测试和研究。本文采用该方法对某大型水电站枢纽区两岸不同高程勘探平硐洞壁应力场作了较系统测试。测试成果表明,斜坡应力场随深度变化具有明显分带性,斜坡表部应力值较低,随硐深增加,其值逐渐增大,并在某一部位突然增高,出现应力相对集中的现象,而后应力略有降低并逐渐趋于平稳增大。据此,将斜坡浅表部应力场由表及里划分为应力降低带、应力增高带及应力波动带。卸荷带的分布与这一应力分带性密切相关,卸荷带底界往往对应于应力降低带的下限或应力增高带的起始点,划分结果与斜坡岩体结构、变形破裂特征及地震波速具有较好的一致性,表明应力分带性特征可作为斜坡岩体卸荷带综合划分的指标。     

论有效应力原理与有效应力

有效应力原理是土力学区别于一般固体力学的基础,是土力学的核心基石。Terzaghi有效应力原理从提出至今就一直饱受争议,特别是有关Terzaghi有效应力的近似性问题是争议的焦点。从有效应力原理的任务出发,阐明有效应力原理的内涵是土体可量测荷载效应—外荷载间的一般规律。指出有效应力的作用是联接土体强度、变形等可量测荷载效应与外荷载间的纽带,定义对土体强度特性和变形行为等可量测荷载效应产生直接影响的土体应力为有效应力,因此,有效应力不是唯一的,它们是土体中真实存在应力的名义表述,可以依据应力平衡原理和流体压力与土颗粒间的相互作用关系给出,不同的有效应力定义就对应不同的有效应力计算公式,从而解释了Terzaghi有效应力原理近似性的原因。提出了强度相关有效应力和变形相关有效应力(Terzaghi有效应力)的概念,严格推导了他们的计算表达式,阐述了强度相关有效应力与土体剪切强度、变形相关有效应力与土体变形的一般关系。进一步,基于莫尔库仑强度准则,推导了土体抗剪强度与Terzaghi有效应力和孔压的关系。