原岩应力

摘要： 为了解决FLAC^(3D)数值模拟对复杂三维地质模型建模时耗时费力、模拟仿真度不足的问题,提出了一种基于钻孔数据的多软件联合建模方法。以钻孔数据及地表等高线为基础资料,利用3DMine建立煤岩层及地表DTM面,以dxf格式文件导入Rhino中转化为NURBS曲面,再运用Griddle进行网格划分后导入FLAC^(3D)进行数值计算。以布尔台煤矿煤岩层赋存为工程背景,进行了煤岩层三维数值计算模型构建与开挖的数值模拟。结果表明:基于钻孔数据的煤岩层三维数值模型构建方法建模速度快,通过多种软件联合将复杂钻孔数据与地表地形数据进行转化、对接,减少了人为误差,可实现煤岩层三维地质体的快速、准确建模,且模拟结果符合现场生产实际。

摘要： 深部地层隧道施工期间,其围岩及支护构成一个复杂的承载体系。开挖导致深部岩体中出现的围岩分区破裂、岩爆等现象会给现场带来极大的安全隐患。围绕分区破裂化这一超常现象,依托淮南矿区某深部巷道工程,借助有限差分软件FLAC~(3D),通过模拟岩体高温、高地应力等特殊环境下,建立其响应模型,研究了原岩应力和内摩擦角对分区破裂化现象的影响。结果表明:不同原岩压力和内摩擦角对围岩分区破裂现象影响显著;当原岩压力在17.3~35.0 MPa内逐渐增大时,间隔破裂区域体积从0增大至25×10~2 m~3;当摩擦角在22~38°区间内逐渐增大时,间隔破裂区域体积则从26.87×10~2 m~3降至0,恢复至浅部隧道传统破坏模式。

摘要： 由于原岩应力现场测量存在着施工困难、测量过程复杂、测量环境要求高等问题,通常只能利用较少的现场测量点获取地下空间区域的原岩应力信息,岩石力学与工程界一直在寻求相对简便易行的原岩应力测量方法.其中,岩石声发射Kaiser效应是一种可以在室内测量原岩应力的重要方法.岩石声发射Kaiser效应已有超过半个世纪的研究历程,至今尚未取得公认Kaiser点的识别标准.系统归纳了国内外有关岩石声发射Kaiser效应产生机制、Kaiser效应点识别方法以及Kaiser效应影响因素等方面的主要研究成果,并对上述研究成果进行了总结和讨论,着重探讨了岩石声发射Kaiser效应的产生机制及其微裂纹演化机制.在上述分析的基础上,提出了岩石声发射Kaiser效应今后主要研究方向和内容,可为该领域的研究者提供借鉴和参考.

摘要： 本文通过应力解除法在郭屯煤矿巷道中选取了4个测点,进行原岩应力测试,分析原岩应力分布规律以指导矿井更加安全高效的生产.结果显示:最大主应力为水平应力,方向为119.03o～122.01o;工作面巷道掘进方向与最大水平应力已接近垂直,水平应力对巷道围岩控制和底板破坏深度影响严重.

摘要： 基于冲击地压理论研究和现场实践,根据伊犁四矿矿井延深工程所引起的下山大巷矿震现象,对该矿二水平延深工程薄基软岩地层回采工作面发生冲击地压的原因进行了分析,提出了以分析矿井地质采矿条件为前提、以岩石物理力学性质测定为方法、以冲击地压诱因为依据、根据井上井下影响情况为表征的薄基软岩地层工作面发生冲击地压可能性理论。结合该矿地层情况及煤层所在地层的岩性,对矿井+660 m水平岩石含水率、煤层及顶板单轴抗压强度进行了测定,并收集记录煤岩样各类物理力学参数,同时对岩石性质进行了分析。结合几种引起冲击地压的常见理论及考虑引起冲击地压的主要因素,分析了该矿回采工作面实际冒落、采动应力及地面沉降情况,最后深刻剖析了该矿延深下山大巷矿震的原因。研究结果表明:伊犁四矿+350 m水平延深巷道原岩应力较小,且岩石含水率比重较小,属于地质软岩范畴,不存在巨厚坚硬顶板,煤层赋存条件好,+350 m水平以上工程地质简单,不存在大的地质构造。采动后软弱岩层随采随冒,不会形成大面积悬顶,使采动应力及时释放。+350 m水平延深巷道虽矿震频繁,但是矿震能量较小,属于微震现象,不会发生灾害事故。需加强巷道质量控制,控制巷道成型,尽量使巷道受力均匀,巷道开挖对表面岩石影响较大,但利于回采,+350 m水平原岩应力较小,工作面软岩顶板易垮落,应力释放及时,矿井现开采的+350 m水平以上,存在冲击地压的可能性基本不存在。

摘要： 原岩应力是影响地下采矿工程稳定性的重要因素之一,是地下工程变形和破坏的根本作用力.针对陈耳金矿18坑1532盲竖井埋深超过1000 m,井下各中段在进行巷道开挖过程中出现的岩爆现象,采用套孔应力解除法对井下6个测点进行原岩应力测量,获得了井下主原岩应力的大小及方向.分析了原岩应力分布的规律并采用Flac3D数值模拟软件,模拟分析了陈耳金矿井下巷道在开挖过程中应力分布情况.结果表明,垂直最大主应力开挖时,巷道两帮的应力是沿最大主应力方向的2倍.为陈耳金矿井下巷道及采场布置、支护设计和动力灾害防治提供了科学依据.

摘要： 为有效地解决深部软岩巷道受高应力、高温等特殊地质环境发生蠕变现象导致巷道失稳的问题,以山西某矿山西组2#煤3201材料巷为研究背景,采用巷道原岩应力测试得出软岩的应力分布特性,提出高预紧力锚杆、锚索安装,以及帮部补支锚索改进支护方案.采用UDEC方法模拟了深部软岩巷道注浆锚索下巷道应力场和位移变化.结果表明:采用改良支护巷道两帮与顶板得到了稳定控制,顶板位移量由133 mm降低至50 mm,两帮移近量由大于150 mm降低至50 mm以下,巷道围岩变形量降低了60％～70％,效果显著,较好地保证了巷道的稳定.

摘要： 为分析古城煤矿32采区围岩岩爆现象频繁发生的原因,采用应力解除法,对采区原岩应力进行测量,得到该采区原岩应力场的分布特点,分析研究原岩应力与岩爆现象频发的关联性.结果表明:古城煤矿32采区原岩应力场中,水平应力占优势地位,并且巷道水平应力方向性显著,最大水平主应力与工作面巷道走向夹角为55°左右,在掘进方向右侧产生应力集中,这是导致岩爆现象频发的一个重要原因.

摘要： 为了研究石门揭煤突出危险性与原岩应力的关系,采用理论分析与数值模拟的方法,研究了石门巷道与最大水平主应力呈不同夹角情况下,揭煤全过程的应力、位移演化特征.结果表明:白龙山煤矿属于典型的σH型构造应力场,当石门掘进至煤岩交界面处,围岩出现显著应力集中,突出危险性强;过煤门阶段,煤体变形、破坏严重;随着石门与最大主应力夹角的增大,应力集中系数及位移变化梯度逐渐增大,石门稳定性降低,突出危险性增强;夹角在15°～75°时,应力集中偏向一帮.揭煤石门应尽量平行于最大水平主应力掘进,夹角较大时,应在实施超前卸压的同时强化煤体、加固巷帮.

摘要： 从现代数值计算在地下工程中应用发展和新奥法理论的角度出发,提出了原岩应力场分析在现代地下工程设计方面的必要性.依据地层构造学,通过磁西副立井检查孔资料和地质构造条件,建立了基于重力场为基础的考虑地层倾斜、断层等构造下的磁西副立井广场下原岩应力分析模型,通过数值计算分析结果,图形化展示了不同垂直勘探线上三向应力随深度的变化规律,尽管三向应力都和深度成正比关系,但和解析解不同的是,在岩层界面和断层处水平和垂直应力都不是连续的,而且两向水平应力是不等的,但二者之比最大值1.22发生在垂深613m左右.正交统计分析得到,两向水平应力之比,即不均匀应力系数,它所受影响的第一因素是岩体剪切模量之比,第二因素是岩层倾角.在同一水平上,水平应力变化上也表现和地层倾斜方向高差相关联的关系,即倾斜上位的应力高于下位的应力,但应力梯度量不大,在10-3至10-4量级上,主要与岩层倾角有关,对地应力的评估差异不大.

摘要： 为分析地应力对煤巷掘进突出的影响机制,采用有限差分方法分析了原岩应力分布及采掘进尺对巷道端头地应力分布及演化的影响.各向应力相等时,在巷道端头2m附近产生应力集中,一次掘进2m时应力变化最大;当各向应力不相等,且最大应力垂直于巷道轴线方向时,在巷道端头3m位置发生应力集中,应力集中系数约1.4,降低了沿巷道轴线方向透气性,阻碍瓦斯流动,巷道一次掘进3m时应力变化最大,巷道端头应力变化越大,能量释放越多越快,导致冲击越强,突出危险性也越大;而当最大应力沿巷道轴线方向时,在巷道前方不发生应力集中,随着一次进尺的增大,巷道端头应力变化也越大,越不易稳定,从而容易诱发延期突出.最终得出当巷道沿最大应力方向掘进,且一次掘进尺寸小于1m时比较安全,研究结果为突出矿井从设计角度进行防突起到指导作用.

摘要： 鲁西南某煤矿地应力实测结果表明,最大水平应力方向与工作面巷道夹角一般在40°～70°,最大水平应力对巷道稳定性影响较大.为保证矿井安全生产,在不改变采区设计的情况下,基于地应力实测结果,采用大型岩土类三维分析软件3D-FSM·DDM间接边界元数值系统,探求原岩应力与锚杆支护强度的关系,为巷道支护优化提供科学依据.巷道开挖后，采用锚网喷支护(断面布设14根4)18mm×1.8m锚杆)和锚网喷+锚索耦合支护(断面布设14根Φ20mm×2.4mm锚杆+3根Φ17.8mm×6.3m锚索)两种不同的支护方式下，巷道周边围岩有不同的围岩特征，巷道一侧出现应力集中而另一侧表现为应力释放，在巷道周边围岩破坏严重部位适时实施锚网喷+锚索支护方式可以加强深井巷道围岩的整体稳定性。

摘要： 本文选用大型通用有限元软件FLAC对二道河铁矿矿体进行数值模拟。采场尺寸为115.5m×208m，为了减少原岩应力影响，取采场尺寸的3～5倍建立模型，选用线弹性均质各向同性模型进行建模。通过开挖充填，对结果进行分析，得到结论:开挖后点柱上有较小拉应力出现，点柱上拉应力的存在会降低其本身的强度;充填后拉应力消失，这对实际生产过程中维持间柱的稳定性是有利的。

摘要： 根据冬瓜山矿床赋存条件、原岩应力特征和所采用的采矿方法,较详细论述了冬瓜山首采区段采用的常规地压监测系统的设计与几种应力计和多点位移计的安装过程,对监测效果进行了简单的阐述.

摘要： 采用FLAC软件对宽城建龙铁矿滑移边坡岩体进行了稳定性数值模拟分析.针对目前滑移边坡工程地质特征,作为对比分析,建立了干坡和湿坡(弱化)两种数值模型.模拟了边坡的原岩应力状态,分析了边坡分步开挖对边坡稳定性的影响.分析表明,在旱季干坡基本是稳定的,雨季湿坡存在滑移趋势,并提出了防治措施.

摘要： 对水压致裂地应力测量方法的原理、裂隙扩展孔隙压力及特征参数等进行了详细分析,提出水压致裂地应力测量方法是比较适合煤矿井下巷道中应力测量的一种方法.用该方法在煤矿井下巷道中进行了大面积地应力实测,取得了大量的实测地应力资料,为煤矿巷道布置及支护设计提供了可靠的参数.

摘要： 影响洞室稳定性的因素很多,但岩体自身的受力情况是至关重要的.在不考虑支护反力的条件下,将弹塑性应力半径作为变量,分析秦岭Ⅰ号隧道弹塑性区应力随半径的变化规律,为隧道的施工及支护提供参考.

摘要： 影响洞室稳定性的因素很多,但岩体自身的受力情况是至关重要的.在不考虑支护反力的条件下,将弹塑性应力半径作为变量,分析秦岭Ⅰ号隧道弹塑性区应力随半径的变化规律,为隧道的施工及支护提供参考.

摘要： 一种快速构建应力饱和的原岩地应力测试标准件的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备现场原岩试样；步骤2：钻设应力主孔和监测副孔；步骤3：均匀布置多个副孔压力传感器；步骤4：对各应力主孔进行颜色标记，在各应力主孔内沿孔深方向均匀布置多个主孔压力传感器；步骤5：回填各应力主孔；步骤6：利形成侧限刚度类岩石的约束边界层；步骤7：在现场原岩试样上除应力主孔和监测副孔所在面的其他面上安装应力锁死构件。本发明所要解决的技术问题是提供一种快速构建应力饱和的原岩地应力测试标准件的方法，可以解决制样时间长，测试精度和准确度无法保证的问题。

摘要： 本发明公开了一种矿用水力压裂法原岩应力测试装置及其测试方法，将内封隔器和外封隔器均设置成带有腔体的结构，并通过一次性挡销和一次性挡杆在内封隔器和外封隔器的腔体内固定活塞结构，既方便了整个测试装置的安装，又可以利用胶体对测试孔孔壁进行封闭，克服了橡胶套不能封闭测试孔孔壁裂隙的难题，显著地提高了地应力测试的准确性；同时，采用地质雷达对裂隙进行探测，可以准确、及时地获知裂隙方位和裂隙扩展深度，进一步显著地提高了测试的准确性；并采用井下压风作为高压水的压力源，从而显著地提高了水力压裂地应力测试法的准确性和安全性，具有构思巧妙、结构简单、生产容易、使用方便等特点。

摘要： 本发明提供了一种反映原岩应力状态的错动带试样制备方法，属岩土工程技术领域。该制备方法首先进行错动带试验洞现场勘察，测定其距洞壁不同深度处的密度与含水率，选取参数趋于一致的位置取样，同时应用应力解除法获取取样地点的原岩应力；在室内重塑制样，包含制样准备、试样制备过程控制、试样后期标准化处理以及通过电镜扫描试验和力学实验进行试样与原状样对比分析。本方法采用替代法对错动带进行超粒径处理，同时控制预固结压力和稳压时间进行静载固结，对制样压力室改进，不仅结构简单、成本低廉，节约试验时间，更能反映错动带的天然特性，试验结果可靠度高，强度更接近实际，在制得反映原岩应力状态的均匀重塑样上达到了良好的效果。

摘要： 本发明提出一种可智能化反映原岩应力变化的注浆模拟试验系统，包括：轴向压力加载系统、第一水平方向加载系统、第二水平方向加载系统、注浆加载系统、轴向压力监测系统、第一水平方向压力监测系统、第二水平方向压力监测系统、注浆压力监测系统、轴向变形测量系统、第一水平方向变形测量系统、第二水平方向变形测量系统、计算机控制系统和岩石试件：通过三个方向的加载系统对试件施加初始压力；通过注浆加载系统施加注浆压力，在施加注浆压力的过程中实时测量试件的各向变形，计算机控制系统根据各向变形计算为了保持恒定刚度所需要的三个方向压力，进而发出指令不断修正三个方向压力的大小，直至试验结束。

摘要： 本发明公开了一种基于井下定向长钻孔水力压裂法的原岩应力测定方法，该方法借助于高分辨率的孔内摄像技术能够精准确定水力裂缝在孔壁产生的方向，还借助高性能的孔径地质雷达能够精准确定水力裂缝网在孔壁内侧扩展规模和方向，融合以上两者数据综合确定原岩地应力的方向。本发明在距离开挖区域(巷道)100m以上的地点开展三向地应力测试，能够完全避开开挖扰动应力对原岩应力的影响。

摘要： 本发明公开了一种球形包体真三维原岩应力解除法测量装置及测量方法，包括应变球、与应变球连接的推进器，所述应变球呈圆球状，应变球的外周壁设有若干应变片、若干出胶小孔，所述推进器包括活塞、壳体、排胶定向孔，壳体内设有空腔，活塞一端与空腔滑动配合，另一端与安装杆连接，所述排胶定向孔设置在壳体上，排胶定向孔将空腔与导胶通道连通，所述空腔内注有粘接剂。采用刚性设计和应力片真三维布置，实现复杂应力环境下和岩体非均质性的真三维原岩应力测试，完善了真三维地应力测量技术，为原岩应力测量领域提供新的思路和大数据分析运算提供真实原岩应力场。

摘要： 本发明公开了一种矿用水力压裂法原岩应力测试装置及其测试方法，将内封隔器和外封隔器均设置成带有腔体的结构，并通过一次性挡销和一次性挡杆在内封隔器和外封隔器的腔体内固定活塞结构，既方便了整个测试装置的安装，又可以利用胶体对测试孔孔壁进行封闭，克服了橡胶套不能封闭测试孔孔壁裂隙的难题，显著地提高了地应力测试的准确性；同时，采用地质雷达对裂隙进行探测，可以准确、及时地获知裂隙方位和裂隙扩展深度，进一步显著地提高了测试的准确性；并采用井下压风作为高压水的压力源，从而显著地提高了水力压裂地应力测试法的准确性和安全性，具有构思巧妙、结构简单、生产容易、使用方便等特点。

摘要： 本发明提供了一种反映原岩应力状态的错动带试样制备方法，属岩土工程技术领域。该制备方法首先进行错动带试验洞现场勘察，测定其距洞壁不同深度处的密度与含水率，选取参数趋于一致的位置取样，同时应用应力解除法获取取样地点的原岩应力；在室内重塑制样，包含制样准备、试样制备过程控制、试样后期标准化处理以及通过电镜扫描试验和力学实验进行试样与原状样对比分析。本方法采用替代法对错动带进行超粒径处理，同时控制预固结压力和稳压时间进行静载固结，对制样压力室改进，不仅结构简单、成本低廉，节约试验时间，更能反映错动带的天然特性，试验结果可靠度高，强度更接近实际，在制得反映原岩应力状态的均匀重塑样上达到了良好的效果。

摘要： 本实用新型公开了一种原岩应力场测量用钻杆导向盘，包括圆盘体和圆盘体中心位置处的连接头，连接头的两端有锥螺纹，连接头的轴向中心有通孔；圆盘体的直径与取芯钻头直径匹配，连接头的两端分别与钻杆连接。本导向盘作为过渡支撑件，沿钻杆长度方向均布，通过其上下连接头螺纹连接上下钻杆，同时导向盘的直径与取芯钻头直径匹配，通过其圆盘体支撑已钻孔壁，进而对钻机的钻杆形成多点支撑，限制钻杆旋转过程中的横向振动达到减少钻杆的振动的效果。通过对应力解除法测量原岩应力场过程中的钻机加装导向盘，减少钻机钻孔过程中钻杆的振动，提高应力解除测量的成功率、取芯的成功率及所取岩芯的均一性和解除数据采集的真实性。

摘要： 本实用新型公开了一种球形包体真三维原岩应力解除法测量装置，包括应变球、与应变球连接的推进器，所述应变球呈圆球状，应变球的外周壁设有若干应变片、若干出胶小孔，所述推进器包括活塞、壳体、排胶定向孔，壳体内设有空腔，活塞一端与空腔滑动配合，另一端与安装杆连接，所述排胶定向孔设置在壳体上，排胶定向孔将空腔与导胶通道连通，所述空腔内注有粘接剂。本实用新型采用刚性设计和应力片真三维布置，实现复杂应力环境下和岩体非均质性的真三维原岩应力测试，完善了真三维地应力测量技术，为原岩应力测量领域提供新的思路和大数据分析运算提供真实原岩应力场。