地应力

摘要： 针对豹子沟矿地质情况复杂、围岩强度较低、巷道布置方向不合理等问题,利用水压致裂法进行地应力分布测试,并采用FLAC^(3D)进行数值模拟。结果表明:最大、最小水平应力最大值分别为18.98 MPa、9.86 MPa,垂直应力最大值为11.45 MPa,最大水平主应力方向主要集中在N24°W~N54°W之间,数值模拟结果与实测结果一致。

摘要： 为了解决低渗透煤层瓦斯抽排难的问题,本文以杜家沟矿2104工作面为研究背景,利用数值模拟与现场实践相结合的方法对低渗透煤层水力压裂增透技术进行研究,发现随着水力压裂注液压力的增加,岩石裂缝扩展速度越快且扩展的长度越长,随着岩石弹性模量的增加,在注液压力一定时,岩石压裂裂缝的扩展长度越短。同时通过现场实践验证发现,经过水力压裂后低渗透煤层的瓦斯抽排效果明显较佳,验证了水力压裂对低渗透煤层增透技术的可行性,为矿井低渗透煤层瓦斯抽采提供参考与借鉴。

摘要： 为解决辽宁某铁矿开采后地表沉陷问题,验证自研的复合激发尾砂胶结充填体充填效果,运用FLAC^(3D)模拟软件对铁矿二步骤充填开采和地表沉陷进行数值模拟计算研究。研究结果表明:采用3种胶结充填体分别进行二步骤充填后,盐基、碱基、水泥基胶结充填体内部的应力平均值分别为0.92,0.79,0.93 MPa,最大位移值分别为38,22,75 mm,说明碱基胶结充填体在改善采场应力环境、减小顶底板变形情况具有一定的优势;以对采空区充填的模拟结果来看,碱基复合激发胶结充填体对围岩具有良好的支撑作用,能够很好地改善地表沉降现象;通过对采场应力和地表沉陷进行为期1 a的跟踪监测,表明监测区域位移变化量基本稳定,且全年监测点位移变化形态与应力变化趋势相同。

摘要： 排采过程中地应力动态调整易导致储层断裂失稳破坏,影响煤层气井开采效率。为研究不同应力机制条件下煤层气井排采过程中含断裂煤储层的稳定性,基于煤储层地应力动态变化模型,推导了不同应力机制下含断裂煤储层稳定性判别模型,分析了排采过程煤储层断裂稳定性变化规律,提出了含断裂煤储层稳定性评价指标(F_(cr))。根据实际数据,对沁水盆地南部郑庄区块含断裂煤储层稳定性开展了动态评价。研究表明:含断裂煤储层稳定性受断裂面摩擦系数控制,当排采过程中煤储层破裂面剪切应力与正应力的比值超过破裂面的摩擦系数时,煤储层沿破裂面发生相对摩擦滑动。排水降压和初始产气阶段,不同应力机制条件下,含断裂煤储层稳定性均不断增强。稳定产气和衰减阶段,煤层气不断解吸,产生基质收缩效应,含断裂煤储层稳定性在正断层和走滑断层应力机制下不断减弱,在逆断层应力机制下不断增强。基质收缩效应越强,含断裂煤储层稳定性变化速率越快。假设郑庄区块煤储层为水平展布的各向同性的孔弹性介质,不同井位附近存在最优角度断裂面,排水降压及初始产气阶段,含断裂煤储层在正断层和走滑断层应力机制区域,F_(cr)分别减小和增大,稳定性分别降低和增强,变化幅度较小,主体仍位于稳定性中等区;稳定产气和衰减阶段,F_(cr)均加速减小,稳定性显著降低,部分区域降至稳定性较差区,甚至失稳破坏。

摘要： 超大跨扁平地下洞室建设难度大、力学作用复杂,其地震响应研究目前尚处于探索阶段。为揭示超大跨地下洞室地震响应机制,依托国内某超大跨扁平洞室工程,采用动力时程法进行不同侧压力系数的洞室塑性区、Mises应力及位移的水平向地震响应分析。结果表明:地震作用下,围岩塑性区及塑性应变最大值均显著增加;静水压力条件下,围岩静力及地震围岩塑性应变均为最小;侧压力系数λ<1时,洞室拱顶、底板中、拱脚及侧墙底部Mises应力均增加,且拱顶、底板中应力增长幅度小于拱脚及侧墙底部应力增长幅度;侧压力系数λ≥1时,水平向地震作用下洞室拱顶、底板中与静力工况相比应力基本无变化;随着侧压力系数的增加,洞室拱顶底板中水平相对位移逐渐减小,当侧压力系数λ≥1时,水平相对位移基本保持稳定。

摘要： 为获取深部岩体地应力分布情况,以东荣二矿为研究背景,本文介绍了常用的地应力测试方法,并着重介绍了应力解除法的测量原理和过程。结果表明:东荣二矿地应力场在量值上属于中等偏高地应力场,巷道两帮受垂直应力影响较大,顶底板受水平应力影响较大。

摘要： 中国西部地区地势复杂,区域构造应力场各向异性显著,了解地区地壳应力状态是判断隧道设计阶段线路布设合理性的基础,也是预测隧道施工过程可能出现岩爆、断层滑动等其他工程灾害的重要参数。为了研究陕南特长高速公路隧道现今地应力状态,基于古仙洞隧道钻孔(ZK10钻孔)与化龙山隧道钻孔(ZK11钻孔)水压致裂地应力测量,获得了两隧道现今地应力分布特征。古仙洞和化龙山特长深埋隧道最大埋深处S_(H)值分别为13 MPa和22 MPa;古仙洞与化龙山隧道的应力关系分别为S_(H)>S_(h)>S_(v)和S_(H)>S_(v)>S_(h),水平主应力起主导作用;S_(H)方向为近北西—北西西向,与区域现今构造活动背景基本一致,主要受秦岭造山带活动断裂影响。基于地应力测量结果、相关理论及判断依据认为:最大水平主应力方向与洞轴线夹角,有利于隧道围岩稳定,研究区内古仙洞与化龙山隧道的总体布置是合理的;采用岩石强度应力比法、陶振宇判据、Russenes判据和岩石应力强度比法综合判定研究区内两隧道不具备发生中等强度以上等级岩爆的可能;利用莫尔-库伦准则及拜尔定律,摩擦系数μ取0.6~1.0,对研究区内两隧道的现今地应力状态分析后发现,两隧道附近断裂带的地应力大小未达到地壳浅部断层产生滑动失稳的临界条件,处于较稳定的应力状态。

摘要： 地应力对巷道稳定性影响较大,确定合理的巷道布置方向应考虑地应力因素。在青云煤业公司东翼二采区实测地应力基础上,对东翼二采区回采巷道合理的布置方向进行了分析。

摘要： 为充分认识煤与瓦斯突出冲击气流的形成机理及其传播特征,基于气-固耦合作用下的煤与瓦斯突出物理模拟试验结果,结合气体动力学理论,建立冲击气流的形成及其运移模型,并应用于煤与瓦斯突出冲击气流数值模拟分析。结果表明:煤层瓦斯压力和应力下降过程中皆存在阶段性平稳或回升现象,说明能量的释放是分阶段完成的;煤层应力的变化主要集中在卸压区、应力集中区和过渡区,其中,最大主应力的下降量和下降百分比皆高于最小主应力;当煤层瓦斯压力为2.0 MPa时,巷道内冲击气流速度可超过300 m/s,煤粉流速度受气体曳力带动可达70 m/s;冲击气流速度远大于煤粉流速度,存在气流先行煤粉滞后的现象,由此将煤与瓦斯突出过程划分为单相气流阶段和煤-瓦斯两相流阶段;巷道断面冲击力呈现出不均匀的分布特征,其部分区域出现了冲击力陡增现象;随距离的增加,强冲击力有从断面中心向外部扩展的趋势;冲击气流的流动状态与煤层瓦斯压力、突出孔洞形貌特征有直接关联;冲击气流呈射流状,在射流中会周期性地出现膨胀波区和压缩波区,同时,射流截面会出现周期性的先扩大后缩小现象,从而导致射流边界上下起伏呈波纹状;在冲击气流运移过程中通过其速度演化可划分出高速射流区、平稳运移区和回流区,回流区内存在旋涡;冲击气流受膨胀-压缩波系的影响分别会在巷道内形成楔形真空区和锥形压缩区,其静压分别处于负压状态和正压状态。

摘要： 常压页岩气为低渗、特低渗储层,一般采用水平井多段压裂后形成复杂缝网才能有效动用。针对南川东胜区块位于盆缘过渡带复杂区,构造和地应力复杂,井位难部署等问题,以东胜区块SY1井区为例,开展构造特征、储层特征等地质特征研究,同时优化水平段方位及段长,并进行相关性正交试验。结果表明:1)SY1井区块构造呈单斜形态,地层相对平缓(0°~15°),内部次级断层不发育;2)通过岩心观察、薄片、氩离子抛光扫描电镜等多种研究方法确定SY1井区高阻缝发育,以中高角度高阻缝为主,为北东东—南西西向;3)东胜区块地应力呈现由南向北、由主体向两翼增大的趋势,最大水平主应力为50~80 MPa,其中SY1井区最大地应力为65~75 MPa;4)东胜区块SY1井区水平井部署方位与最小主应力夹角为20°,部署段长为1800 m时裂缝改造体积最大,单井评估最终可采储量EUR相对最高。以上成果认识,对东胜区块北部SY1井区井网优化部署提供了依据,为实现常压页岩气经济效益开发奠定了基础。

摘要： 对于地下开采,预留光爆层进行二次爆破可以保证巷道掘进面轮廓成形效果,减少围岩损伤.基于地应力、应力波和爆生气体等共同作用理论,对预留光爆层二次爆破进行参数优化.分析预留光爆层厚度对地应力重分布的影响以及二次应力对爆生裂纹扩展的影响,可知二次应力会抑制爆生裂纹扩展,且预留光爆层厚度与二次应力大小呈正相关;分析在不考虑损伤、考虑一次损伤和考虑二次损伤条件下,轴向不耦合系数及炮孔间距大小的变化,可知考虑损伤可以适当增大轴向不耦合系数和炮孔间距.以焦家金矿深部开采工程为背景,对比爆破参数优化前后爆破效果,可知在深部开采时考虑地应力和损伤,能提高半孔率和节约成本.研究结果为地下开采爆破标准化提供了理论依据.

摘要： 川藏铁路昌都至林芝段行走于印度板块与欧亚板块大规模碰撞而隆升的青藏高原东南缘,构造发育,峡谷深切.通过对隧道设计埋深、线路所处的大地构造位置、断裂构造发育特征、地形地貌、地层岩性特征的分析,认为该段线路将面临明显的高地应力风险.该高地应力具有三个显著特点:1)同时具有极高的构造应力和自重应力,以构造应力为主;2)线路穿经区域局部地应力方向和大小具有较强的离散性,预测难度大;3)以怒江断裂带和嘉黎断裂带为界,工程区自西向东的地应力工程效应依次为软岩变形、软岩变形和岩爆、岩爆.

摘要： 地应力的差异性对劈裂注浆的裂缝扩展有着重要的影响.针对油页岩原位裂解区止水,本文提出定向射孔与劈裂注浆相结合的新方法,引导裂缝扩展.根据油页岩参数,利用RFPA软件,分析有无射孔对裂缝扩展的影响,并进一步分析地应力差异对有射孔时裂缝扩展的影响.结果表明,与无射孔注浆相比,有射孔注浆可定向劈裂并减小注浆压力;当x方向应力大于y方向应力时,射孔之间产生的大量裂缝将射孔连通形成帷幕;当x方向应力小于y方向应力时,随着应力差异的逐渐变大,裂缝扩展逐渐从x方向向y方向偏转,直到应力差异成为影响裂缝扩展的主要因素,射孔之间才未形成裂缝且不能连通.此研究成果可为油页岩原位裂解区止水工程提供借鉴.

摘要： 某隧道工程定性分析可能发生岩爆的最大埋深洞段,由于受客观、实际地形条件及其他因素的制约,无法布施钻孔进行地应力测试,而选择工程区外周边布施钻孔,钻孔深度以隧洞底高程为限,地应力测试段阶梯式布置,最后对地应力测试成果进行回归分析,确定最大主应力与深度的关系式,间接反映隧洞深埋洞段的地应力状态,按相关规范计算强度应力比,对洞段进行分段岩爆预测.最终隧洞实际开挖所提示的岩爆现象与岩爆预测结果完全吻合,说明该方法的方向性与实用性完全正确,对其他隧洞工程具有很强的借鉴性和推广性.

摘要： 金川矿山是我国最大镍钴资源基地,矿区深部岩体呈破碎蠕变膨胀特性,巷道岩体的稳定性是矿区可持续发展的关键问题.本文开展了深部巷道岩体变形破坏的工程地质调查和深部实验巷道收敛变形监测结果分析,研究结果表明:(1)随着巷道岩体向深部开拓,采空面积扩大和地压活动增强,岩体裂缝和小断裂等弱结构面发育,岩体在高地应力影响下收敛变形加剧,巷道存在严重屈服变形和整体失稳的可能;(2)综合现场工程地质调查研究和巷道围岩变形破坏机理分析,围岩变形破坏形式为侧墙内挤、顶板垮冒、底鼓.复杂的围岩工程地质条件、时效特性、采动影响、高地应力、裂缝剪切滑移、裂缝充填物水化反应等因素导致深部巷道岩体呈现碎胀蠕变特征;(3)巷道岩体收敛变形监测数据分析显示,深部巷道碎胀岩体变形是围岩整体的收敛变形并出现缩颈,巷道岩体收敛变形主要受高地应力和岩体结构的影响,采动影响围岩边界应力场动态演化,导致收敛曲线出现震荡浮动.

摘要： 煤矿区深部含水层具有大埋深、高水压等特点,是深部煤层开采水害防范的主要对象.在分析深部矿井水害特征基础上,探讨了深部矿井地应力对裂隙水介质的力学作用机制,阐述了深部矿井裂隙水介质呈现"高承压、弱富水"的力学原因;基于古岩溶成因演化理论,结合水文地质勘探和野外调查,分析探讨了华北型煤田奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"的岩溶充填结构特征,并将奥陶纪石灰岩顶部"古风化壳"划分为"隔水充填带、弱隔(透)水充填带、富(透)水带"3种岩溶充填结构类型,给出了各类型确定的关键指标和阈值,明确了奥陶纪灰岩顶部存在隔水层的理论依据.将深部矿井煤层开采底板突水划分为"完整底板突水模式"和"集中破碎带底板突水模式",分析了深部煤层开采底板含水层高水压作用下沿用传统的突水系数法(Ts法)评价底板突水危险性的局限性,引入隔水层厚度(M)和含水层钻孔单位涌水量(q)2个指标,结合突水实例分析,提出了"修正的突水系数法"(Ts-M-q法,适用于完整底板突水模式);在实验和实例分析基础上,提出"渗-流转换"突水评价法(适用于集中破碎带底板突水模式).最后,基于深部矿井水害特征及突水模式,结合深部含水介质赋存、构造发育特征和地应力场方向,阐述了深部矿井水害精准查治一体化勘探关键技术.

摘要： 西部某水电站左岸地下厂房体型巨大,在开挖过程中受高地应力影响,顶拱及边墙岩体均有不同程度的破坏现象,顶拱混凝土喷层也有一定的开裂、脱落现象,给工程施工及设施运行带来严重威胁.本文通过收集岩体发生破坏的部位、时间、方式、程度等资料,对破坏规律及特征进行归纳总结,将岩体破坏类型划分为片帮和破裂破坏,结合基本地质条件、监测及点荷载试验等资料分析每种破坏类型的特征和机理.该研究可为工程后续洞室和类似工程岩体破坏的防控提供参考.

摘要： 锦屏二级水电站装机4800MW,工程中的4条引水隧洞是世界埋深最大、综合技术难度最大的水工隧洞工程,一般埋深为1500～2000m,最大埋深达到2525m,实测最高地应力113.87MPa、最高外水压力10.22MPa.工程建设过程中,围绕深埋长大水工隧洞支护和结构设计开展了大量的科研攻关工作,创新了深埋围岩稳定分析方法,提出了控制深埋围岩时效破裂的技术措施,建立了以围岩为承载主体的复合承载结构体系,有效应对了高地应力和高外水压力的联合作用,保证了隧洞的快速安全施工与稳定安全运行,推动了深埋水工隧洞工程建设技术的进步,对于中国乃至世界地下工程建设具有重要的里程碑意义.

摘要： 本文依据旁多灌溉输水洞区基本地质条件,对隧洞开挖可能发生的岩爆进行预判,并给出了TBM段围岩初步分类.根据隧洞开挖揭露的工程地质条件和岩爆发生情况,按照现行相关规范的规定,对TBM段围岩进行了综合分类,为高地应力区深埋长隧洞围岩分类提供了借鉴.

摘要： 分析了胶东地区三山岛金矿、新城金矿、大柳行金矿等的地应力及分布规律,介绍了蚀变岩型和石英脉型2种典型金矿床深部采掘中地压显现与灾害形式.提出了深部地压控制的指导思想,结合近年来开展的研究,通过工程实例论述了运用应力转移、钻孔卸压、合理支护、在线实时监测等技术措施进行地压控制的方法及其实践.根据当前矿山实际,分析了深部开采地压控制存在的问题,并提出应在岩体质量分级、采矿方法、多源监测系统、新型支护材料等方面开展系统深入的研究,以更好地抵御千米以深地压灾害.

摘要： 本发明属于原岩应力测量技术领域，公开了一种识别地应力异常区及大范围测量地应力的新方法，测量参考点的原岩应力，每个参考点的原岩应力及所在位置进行统计，对整个待测区域内的原岩应力进行计算，并绘制出该区域内的原岩应力区域分布图；将布置的待测点位置标记在原岩应力区域分布图中；钻取声发射法测量地应力所需不同方向的岩样；采用声发射与特征应力相结合的方法测量原岩应力，若测量结果与插值反演结果相差较大，将该点记录为原岩应力异常点，并使用套孔应力解除法测量该点的原岩应力。本发明经济费用较低、技术适用性强、施工环境简单，可以有效降低经济成本及工作量，能够为地下岩石工程的设计优化及稳定性计算提供基础数据。

摘要： 本发明公开了一种基于深度神经网络的高地应力软岩体地应力计算方法，包括建立不同直径钻孔的三维地应力计算模型；将岩体材料参数代入三维地应力计算模型中获得孔壁不同位置处的正应变数据；将岩体材料的不同参数及孔壁不同位置处的正应变数据代入深度神经网络算法，建立弹塑性力学应力解除法计算方法,最终获得孔壁应力与远场地应力之间的关系；采用局部壁面应力解除法测量获得足够多的孔壁正应变数据；采用侧壁取芯设备取出深部测试岩层的岩芯，回到地面后开展室内三轴压缩试验获得岩体力学参数；通过地应力估算公式和弹性力学应力解除算法计算获得岩体弹性应变范围；采用损伤弹性力学本构方程或弹塑性力学本构方程计算得到远场地应力。

摘要： 一种岩土勘探工程软岩地应力测试装置以及岩地应力测试，通过钻孔机在围岩的指定位置形成钻孔，在钻孔外形成多个应力传感组件，通过推杆将应力传感组件推入钻孔内指定深度，通过注浆杆向应力传感组件弓形水泥底座的上方空间注浆，从而使应力传感组件的检测面上的砂浆在受到软岩压力的情况下凝固；基于应力传感组件的传感器的读数，确定应力传感组件的地应力，从而建立软岩区域空间力学模型。本发明通过现场量测信息拓展出整个工程范围的初始地应力场，对于指导地应力实测和工程建设更有意义，具有重要的实用价值。

摘要： 本申请是关于一种用于确定地应力方向的测量装置和确定地应力方向方法，属于石油开采技术领域。该测量装置包括底座、驱动器、旋转台、岩心夹具、探头固定板、声波发射器、声波接收器和控制设备；驱动器与底座固定，旋转台的旋转轴转动安装在底座的上表面，且驱动器的输出轴和旋转台的旋转轴相连；岩心夹具位于旋转台的表面；探头固定板位于旋转台的上方，且探头固定板具有通孔；声波发射器的发射探头和声波接收器的接收探头均位于通孔的内壁处；控制设备分别与驱动器、声波发射器和声波接收器电连接。采用本申请，驱动器驱动旋转台每次自动旋转目标角度，目标角度可以设定为很小，能够提高旋转台的旋转精度，提升该测量装置的测量结果的准确度。

摘要： 本发明公开了一种基于深度神经网络的高地应力软岩体地应力计算方法，包括建立不同直径钻孔的三维地应力计算模型；将岩体材料参数代入三维地应力计算模型中获得孔壁不同位置处的正应变数据；将岩体材料的不同参数及孔壁不同位置处的正应变数据代入深度神经网络算法，建立弹塑性力学应力解除法计算方法,最终获得孔壁应力与远场地应力之间的关系；采用局部壁面应力解除法测量获得足够多的孔壁正应变数据；采用侧壁取芯设备取出深部测试岩层的岩芯，回到地面后开展室内三轴压缩试验获得岩体力学参数；通过地应力估算公式和弹性力学应力解除算法计算获得岩体弹性应变范围；采用损伤弹性力学本构方程或弹塑性力学本构方程计算得到远场地应力。

摘要： 本申请提出一种转动控制换向器，通过该转动控制换向器可以方便快捷地实现多通道控制；本申请还提出一种利用该转动控制换向器的原地应力测量装备，以及利用该原地应力测量装备的原地应力测量方法。通过本申请，整套测量装备在一次下钻的情况下，可同时完成多个压裂段的“岩石压裂”和“裂缝定向”测量任务，提高工作效率。

摘要： 本申请提出一种压力控制换向器、应用该压力控制换向器的原地应力测量装备，以及使用该装备的原地应力测量方法。通过本申请，可以便捷地实现多工作通道的切换，增加电磁阀的个数，可以增加更多的工作通道。本申请的原地应力测量装备，只需串联多个封隔器和印模器，就可在一次下钻的情况下，同时完成多个压裂段的“岩石压裂”和“裂缝定向”测量任务，提高工作效率。

摘要： 一种地应力测量井下装置及水压致裂地应力测量系统，涉及水压致裂地应力测量系统技术领域，所述地应力测量井下装置包括第一封隔器、第二封隔器和压裂中心杆，压裂中心杆连接于第一封隔器与第二封隔器之间，且压裂中心杆的内腔、第一封隔器的内腔和第二封隔器的内腔连通；压裂中心杆设置有单向调节开关，单向调节开关包括出液通路和设置于出液通路的调节组件，出液通路贯穿压裂中心杆的侧壁，压裂中心杆的内腔压力与外侧压力的差值为X，调节组件用于当X大于压力设定值时打开出液通路，当X小于等于压力设定值时关闭出液通路。所述地应力测量井下装置采用单向调节开关，无需推拉操作，适用于轴向为各种角度的钻孔，应用更为广泛。

摘要： 本发明属于原岩应力测量技术领域，公开了一种识别地应力异常区及大范围测量地应力的新方法，测量参考点的原岩应力，每个参考点的原岩应力及所在位置进行统计，对整个待测区域内的原岩应力进行计算，并绘制出该区域内的原岩应力区域分布图；将布置的待测点位置标记在原岩应力区域分布图中；钻取声发射法测量地应力所需不同方向的岩样；采用声发射与特征应力相结合的方法测量原岩应力，若测量结果与插值反演结果相差较大，将该点记录为原岩应力异常点，并使用套孔应力解除法测量该点的原岩应力。本发明经济费用较低、技术适用性强、施工环境简单，可以有效降低经济成本及工作量，能够为地下岩石工程的设计优化及稳定性计算提供基础数据。

摘要： 本实用新型还提供了一种地应力测量装置以及地应力测量系统，涉及地应力测量技术领域，包括封隔组件、第一加压泵、第二加压泵和测压组件；封隔组件包括至少一个封隔器；第一加压泵与封隔器内腔连通，第二加压泵用于连通封隔组件形成的封隔段；测压组件包括第一压力传感器；第一压力传感器设置在封隔段，用于测量封隔段内的压力。在上述技术方案中，封隔器和封隔段分别通过不同的第一加压泵和第二加压泵单独连通；在进行压力测试的时候，就可以通过第一加压泵独立的对封隔器进行加压，以保证在整个测试的过程中，封隔器都能够处于良好的工作状态，为封隔段提供良好的密封效果，这样就能够提高测量的准确性了。