地应力套心解除法测量精度的校验方法研究

介绍了国内外空心包体应变计等套心解除地应力测试技术的基本情况,套心解除测试技术测量精度研究的现状,进行测量精度校验研究的依据和重要意义。提出了一种在岩石洞室进行校验试验的装置,论述了校验试验环境、物理模型组成、试验过程和试验真值获取注意事项。首次给出并重点论述了二维和三维地应力测量精度的定量表述方法,给出了量值综合误差、量值最大误差、角度综合误差和角度最大误差公式,以及多样本的平均误差公式。对上述测量精度误差公式的表述效果进行了讨论,对比了在“一般情况下”和“极端情况下”综合误差和最大误差表述方式的效果,明确了表述公式的适用性。     

中国煤矿井下地应力数据库及地应力分布规律

收集了采用井下小孔径水压致裂地应力测量装置获得的煤矿地应力数据，以及其他采用应力解除法、水压致裂法等获得的煤矿地应力数据，共计1 357条。在此基础上建立了“中国煤矿井下地应力数据库”，绘制了中国煤矿矿区地应力分布图。分析了我国煤矿井下地应力分布特征和主要影响因素，取得以下研究成果:① 埋深是影响煤矿井下地应力的重要因素。垂直应力总体上随埋深增加不断增大，但数据存在一定的离散性。最大、最小水平主应力总体上也与埋深呈正相关关系，但数据离散性更大。② 在浅部煤矿，地应力类型主要为逆断型应力状态(σH>σh>σV);在千米深井，主要为正断型应力状态(σV>σH>σh);介于两者之间主要为走滑型应力状态(σH>σV>σh)。③ 水平应力与垂直应力的比值(包括最大、最小水平主应力与垂直应力的比值;平均水平主应力与垂直应力的比值;最大水平主应力与最小水平主应力之差与垂直应力的比值)，埋深越小，这些比值离散性越大，分布范围越广。随着埋深增加，比值的离散性和范围越来越小，并逐渐趋于某一定值。④ 粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩和泥岩4类岩性地应力数据统计结果表明，总体上，岩石强度越高，承受的水平应力越大。⑤ 弹性模量较大的岩石，水平应力较高;弹性模量较低的松软破碎岩层，水平应力较低。     

基于声发射Kaiser效应的地应力测量研究

对地应力的准确分析和把握是采矿工程设计合理性的先决条件,因此在巷道设计、采场布置、采矿方法的选用、采场结构参数和开采顺序的确定,围岩支护加固方式的选用以及地压控制措施的制定等方面都需要考虑地应力的影响。基于岩石的Kaiser效应,介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试原岩应力场的原理及测试技术,通过加工6个特殊方向的岩石试件,进行了声发射试验,得到了各个方向的正应力值,并由此计算出了测点的3个主应力值及方向,其结果对于该矿区的采矿工程布置具有重要的意义。     

地应力释放率对盾构隧道管片内力影响的模拟分析

考虑盾构隧道施工中产生的地应力释放,采用有限元法模拟了不同地质条件下的盾构隧道管片的内力分布。将有限元模拟的盾构隧道施工引起的地表沉降值与现场观测值的对比,确定了某地铁隧道施工引起的地应力释放率。有限元模拟分析结果表明,地表的最大沉降近似与地应力释放率成正比,并建立了两者之间的映射关系。研究表明,与不考虑地应力释放率相对比,实际的管片最大弯矩、最大轴力和最大剪力分别下降了48%,62%和49%。考虑盾构施工引起地应力释放所得到的管片内力会更加接近实际的情况。     

高地应力软岩隧道有限元仿真与工程应用

高地应力软岩隧道开挖过程中围岩自稳能力差,极易出现坍塌、冒顶等大变形灾害,选择合适的施工工法至关重要。以某高地应力软岩隧道为对象,基于有限元仿真模型,结合现场监测结果,分析了采用上下台阶分步法施工时高地应力软岩隧道围岩及支护结构的力学行为。分析表明:(1)上下台阶分步法施工适合于高地应力软岩隧道开挖,具有围岩变形小、安全可靠的优点;(2)开挖时,围岩塑性区由边墙两侧拱腰向拱部和仰拱位置逐渐扩展;(3)由于洞顶、拱底均向洞内收敛,致使两侧腰处承受较大压力而向外扩张。两侧腰处围岩竖向应力较大,而洞顶和拱底附近则水平向应力集中。同样的,支护结构在两侧腰处承受较大拉应力,而在洞顶、拱底位置承受较大压应力。     

潞安矿区岩溶陷落柱相关因素分析

分析了潞安矿区地质构造、地应力场、地下水对岩溶陷落柱生成发育及导水性的影响,对岩溶陷落柱的分布规律及突水危险性进行了预测。对矿井安全生产和防治水有一定的指导意义。     

煤体结构在煤与瓦斯突出研究中的应用

分析了煤体结构的地质意义和物理力学内涵，评价了煤体结构类型的不同划分方法，探讨了以煤体结构为主的研究方法在认识煤与瓦斯突出机理和进行煤与瓦斯突出预测工作中的应用。展望了今后煤体结构研究的主要方向。     

复合顶板煤苍预拉力锚杆（桁架）支护技术

本文介绍了深井开采中，高水平地应力、复合顶板下煤巷锚杆（桁架）支护设计，并通过对现场工业性试验，说明了预拉力锚杆（桁架）支护技术的适应性，对类似条件下的巷道支护有一定的参考意义。     

电缆隧道施工地压问题

在某电缆隧道施工过程中，当竖井通过软弱夹层时，竖井井筒受到地压作用而发生破坏，影响施工进度。为解决这一问题，对此竖井地压问题进行力学分析，通过隧道地压与竖井地压的力学分析计算，得出了软弱夹层的极限埋藏条件与井筒的侧向压力。     

各向异性岩体条件下的地应力计算程序

为了研究岩体的各向异性性质对于地应力测量的影响，本文根据广义平面应变理论，编制了应力解除法地应力测量的计算程序，其例的结果表明，各向异性对地应力测量计算结果的影响十分显著。