岩体应力状态对煤矿开采影响分析

针对吕家坨井田深部开采的矿山压力问题，在区域地质构造分析的基础上，采用空芯包体测量方法，对吕家挖井田进行了地应力测量。结果表明：吕家坟矿地应力场属于水平应力场，井田内存在着较大的水平构造应力。测量成果为井下工程设计、稳定性分析、巷道合理布局和锚杆支护设计提供了依据，并为进一步研究井田岩体应力状态和应力场的区域预测奠定了基础。     

东欢坨矿地应力测量及应力场分析

在区域地质构造分析的基础上，采用空芯包体测量方法，对东欢索井田两个水平进行了地应力测量，得出东欢坨矿地应力场属于水平应力场，井田内存在着较大的水平构造应力的结论。测量成果为井下工程设计和稳定性分析、巷道合理布局和锚杆支护设计提供了依据。并为进一步研究井田岩体应力状态和应力场的区域预测奠定了基础。     

矿区岩体应力状态对瓦斯突出区域分布的影响

基于地质动力区划方法,建立区域地质构造模型,以岩性分布和地应力测量为边界力学条件,确定了矿区区域岩体应力分布规律:矿区区域岩体应力状态主要受断裂构造的控制,断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布.鹤壁六矿岩体应力状态对煤与瓦斯突出区域分布的影响分析,结果表明:构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布.这为矿井煤与瓦斯突出区域预测、局部检测和解危提供了理论参考.     

旗山煤矿深部地应力测量及地应力场分布规律

随着矿井开采深度的增加,地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出,在煤矿矿区进行地应力测量,并分析地应力场分布规律具有重要意义。在旗山煤矿-1000 m和-850 m深度利用应力解除法进行了地应力实测,数据分析表明:旗山矿区深部地应力场以水平应力为主,构造应力占绝对优势,属于典型的构造应力场类型;地应力量级属于超高地应力;最大主应力方向为NW-SE向121°~140°,平均为130°。最后结合构造运动进一步探讨了矿区深部地应力场与地质构造的关系。     

地形条件对大安山井田地应力的影响

针对大安山井田复杂的地质条件,采用理论分析、数值模拟和现场实测手段,研究了地形条件对大安山井田地应力的影响。通过理论分析探讨了地形条件对井田地应力的影响规律,结合实测结果与数值计算结果验证了理论分析的有效性。所建立的理论分析模型及分析方法经进一步改进后,完全可以应用于地形条件对井田地应力的影响规律分析。在浅部地层,地形条件对井田地应力场的影响较大。随采深的增加,这种影响逐渐减弱。深部地层应力场主要由自重应力和构造应力组成。地形条件是影响井田地应力场分布特征的重要因素。在采区设计阶段,就应该首先查明井田地形条件,详细分析地形条件对地应力的影响,充分考虑因地形因素造成的应力集中区域。     

复杂地质条件下初始地应力场反演分析方法

为获得较为合理和准确的初始地应力场分布,考虑了复杂地质条件中地形地貌及断层对地应力场的影响,提出了结合地层剥蚀模拟和侧压力系数法的地应力反演分析方法.该方法对侧压力系数法进行了改进,通过逐次开挖地层近似模拟地表剥蚀过程对现今地应力场的影响,并采用了隐含断层单元,将断层力学效应反映在岩体单元中,从而模拟断层附近地应力场的分布规律.最后对水电站地下厂房区域的地应力场进行了反演分析,结果表明:测点反演值与实测值符合良好,反演结果充分反映了河谷及断层区域地应力场的基本分布规律.     

影响油气运移的应力场温度场渗流场耦合的连续介质模型

分析了岩体地质场、地应力场、地温场、地球化学场以及流体渗流场等对油气运移的影响。结合含油气盆地的演化规律和岩体的结构特征，研究了多孔连续介质体系内流体（包括油、气、水）与岩体相互的力学作用关系。提出了连续介质体系内流体渗流场、岩体地应力场和地温场耦合的非线性动力学模型。     

复杂断块构造的地应力场研究——以海拉尔盆地贝尔凹陷希3断块为例

根据贝尔凹陷希3断块的井孔崩落资料以及差应变和波速各向异性法得到的地应力测量数据,采用有限元约束优化反演法,对希3断块的三维地应力场进行了模拟,探讨了断层对地应力场的影响以及断块构造的地应力分布特征.研究结果表明:断层附近的地应力分布主要受邻近断层的影响,且与扰乱程度、断层的几何尺寸和距离断层的远近等因素相关.不同类型断层的纵向延伸加剧了纵向上地应力场分布的复杂性.这一现象在单断式断块油气藏有所体现,在双断式、三断式以及断阶式断块油气藏中表现得尤为突出;断层对应力方向的扰动作用在弹性模量高的硬地层中更为剧烈.离散"点"的实测值不能全面反映断块构造应力场全貌,三维数值模拟是断块油气藏地应力场定量分析的有效手段.     

基于“地质-工程”耦合平台的顺北断溶体储层地应力分布规律分析

顺北油田是一种碳酸盐岩断控裂缝-洞穴型储层,该类型油田通常采用水力压裂改造的方式进行开采,以提高储集体的连通性能。在水力压裂过程中,三维地应力场是影响裂缝扩展轨迹的重要因素之一。因此,研究三维地应力场的精细空间分布是水力压裂工艺需要解决的首要问题。针对裂缝-洞穴型碳酸盐岩储集体的水力压裂改造过程地应力场空间分布模拟不精细的问题,本文开发了“地质-工程”耦合平台。该平台可将地质模型转换为适用于AiFrac数值仿真软件的模型,实现了对储层三维地应力场的精细刻画。基于角点网格建立的三维地质模型,采用数值仿真软件进行三维地应力场的模拟,既可以保留储层的复杂地质构造特征,又可以利用数值仿真软件强大的计算能力,实现了地质模型和数值仿真一体化。为了验证本研究方法的有效性,本文基于前期已有的地应力测量数据,对顺北油田三维地应力场进行了分析计算。研究结果表明,断裂带对地应力场的大小和方向有显著的影响,主要表现在断裂带的规模、倾角、走向以及形态等因素在不同程度上均对地应力状态产生影响。本文提出的三维地应力场精细模拟方法可有效研究断溶体储层区域及内部、不同断裂带交汇区三维地应力场分布规律,从而为现场施工工艺参数的选择提供了重要依据。     

区域构造应力场的数值模拟与应用

以淮南潘—矿为工程背景，依据地质动力区划方法。进行Ⅰ～Ⅴ级活动断裂的划分，确定区域构造形式，研究了C13-1煤层构造格架、主要断裂特点，在此基础上，建立了构造应力场的地质模型，结合地应力测量和岩体应力分析，确定区域岩体应力分布规律。其结果表明，煤矿区域原岩应力分布状态主要受断裂构造的支配，断裂构造的叠加扰动使原岩应力场重新分布，从而在时间和空间上制约若潘—矿煤与轧斯突出的区域性分布，为安全生产提供保障。     

复杂岩体地应力场的随机反演及遗传优化

利用岩体工程量测的变形或应力，考虑量测结果的随机性，提出了复杂岩体初始地应力场的随机反分析模型．在该模型中，采用具有多项式分布的边界荷载来模拟构造应力场，地应力和边界荷载不必符合特定的分布和假定，可以模拟任意分布的复杂初始地应力场；与有限元相结合，采用改进的能全局优化和智能搜索的加速遗传算法反演出边界荷载多项式系数．最后通过工程实例进行了验证分析，表明该方法的有效和可行性．     

岩体初始地应力场对地下洞室围岩变形及应力的影响

基于施工力学的分析方法,建立了地下洞室开挖仿真计算的有限元列式、施工过程中岩体初始地应力场的释放上的卸荷是影响洞室稳定的主要因素,结合工程实例计算,分析了初始地应力场对地下洞室围碉变莆、应力的影响,结果表明,岩体的初始应力场侧向应力分量愈大,洞室侧墙内缩位移愈大而环向压力测有所减小,并使得顶拱沉降位移减小,环向压应力增大。     

遗传算法优化的神经网络在地应力回归分析中的应用

影响地应力场的主要因素有自重应力场和地质构造应力场,其中构造应力场目前还没有成熟的公式来计算。因而地应力场的计算大多是根据多元回归法原理,通过拟合而得出。近年来,人工神经网络对地应力场的拓展提供了另一种有效途径是,并在生物、电子、计算机、数学、物理等学科的许多实际问题中有广泛的应用。     

空芯包体地应力测量技术在煤矿中的应用

根据工程地质条件，岩体应力状态和地应力特征，合理有效地采用技术措施预防矿井动力现象，合理确定采矿采场布置及回采顺序。本文采用空芯包体方法地应力测量表明吕家坨井田是水平应力场， 测量结果为矿井采场合理布局、巷道布置选择和锚杆支护设计提供基础数据。     

冲击地压的构造应力条件

为建立大安山矿冲击地压危险性与井田地应力场之间的内在联系,结合大安山矿地应力测量结果,全面分析了大安山矿地应力场的类型、作用特征及其与区域构造的关系.分析大寒岭倒转向背斜的形迹、剖面特征及其对井田地应力场的影响,采用数值模拟方法对研究结果进行验证.研究表明:水平构造应力在大安山井田应力场中起控制作用,井田应力场为典型的构造应力场,井田内最大主应力为NW-SE向.大寒岭倒转向斜发育的次级褶皱——百草台倒转向斜轴部区域应力集中,为向斜南翼的2~3倍.大安山矿处于极高应力状态,具备发生冲击地压的构造应力条件.     

初始应力场与岩体参数进化反演

初始应力场和岩体参数是边坡、地下硐室或地基岩体稳定性的影响因素之一,也是工程设计中需要的基本指标之一,尤其在大型水电工程中显得尤为重要.本文采用改进后的遗传算法应用于大型水电工程初始地应力场和围岩参数的反演,证明具有较好的效果.     

渗透动水压力作用下裂隙岩体渗流与应力耦合分析

针对裂隙岩体的渗透水压力使岩体应力产生非常大变化,同时应力变化也影响裂隙岩体渗透性。考虑岩体渗流和应力耦合分析是研究地下水活动规律的首要问题。当岩体以裂隙为主,且其分布较密集时,可将岩体系统看作等效连续多相介质体系。运用等效连续介质理论,建立了等效连续岩体渗流与应力耦合分析的数学模型,充分考虑了渗透水压力和裂隙的存在对岩体应力及孔隙裂隙水压力变化产生的影响。给出了渗流场与应力场耦合分析的工程算例。     

影响油气运移的应力场地温场渗流场耦合的双重介质模型

地应力场、地温场和渗流场是影响油气运移的主要因素。以此为基础,研究了含油气盆地双重介质体系内流体与岩体相互的力学作用关系,提出了双重介质体系内渗流场、岩体地应力场和地温场耦合的非线性动力学模型。     

地应力对岩体爆破特征影响规律分析

为研究地应力对岩体爆破的影响,本文通过颗粒流软件（PFC2D）建立计算模型,进行数值模拟,从模型内部应力变化、裂纹分布、裂纹数量和能量场多个角度来分析爆破效果。结果表明：地应力严重影响岩体的爆破效果,尤其是压碎区,地应力每增长1 MPa,峰值应力就会大约增长26 MPa;地应力会抑制裂纹发育,对岩体裂纹分布状态和裂纹数量的抑制效果在3~6 MPa时最明显;地应力每增长1 MPa,岩体内部应变能会大约增长250 kJ;摩擦能和动能的能量变化峰值会随地应力的增加而稍微增加。     

程潮铁矿岩爆倾向性分析及其能量预测

根据系统的工程地质调查,在对井下-430～-568m范围内岩样进行力学实验研究的基础上,采用RMR岩体分类方法和高地应力条件下适应性较好的Q系统,对深部围岩进行了工程分类,并分析了RMR、RQD与岩爆的关系. 认为程潮铁矿深部(-500m以下)岩体发生岩爆的可能性较大. 通过对矿区地应力分布规律的研究,探讨了矿区高应力环境对岩爆孕育的影响. 最后,通过对矿区采场三维有限元数值模拟,分析了深部开采矿岩能量分布规律,据此推断该矿岩爆临界深度在-500m水平. 从模拟结果可以看出:地应力环境受上部开采活动的影响,-500m水平应力明显增加,高于-533m水平;-533m水平以下,随着垂直深度增加,矿岩能量最大值逐渐增大.