断层周边应力场的原位实测及数值反演

在分析断层周边实测应力分布特点的基础上,通过建立ＦｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓＮｏ－ｔｅｎｓｉｏｎ参数式数值模型,采用位移不连续数值方法模拟评价了复杂断层扰动下的非均匀原岩应力场,得到了与实测应力分布特征高度吻合的计算结果,并比较分析了断层对其周边区域应力状态的影响．结果表明：原岩应力状态的空间分布主要受其邻近断层的支配,应力场的扰乱范围与断层的几何尺寸密切相关;非连续地层区域的原岩应力状态及应力扰乱程度随空间位置而异,具有各向异性及非线性的分布特征;由于断层对原岩应力的扰乱作用,有限“点”的实测值不能全面反映构造应力场的全貌,数值模拟是区域岩体应力场定量分析与评价的不可缺少的手法     

煤矿区域构造应力场的实测与模拟

以某煤矿为工程背景 ,在分析原位多点实测应力分布特征的基础上 ,通过建立适合工程特点的数值分析模型 ,采用 DDM( Displacement Discontinuity Method)模拟了该工程区域的复杂断裂构造应力场 .分析探讨了复杂断层构造对煤矿区域应力状态的影响 .研究结果表明 ,煤矿区域原岩应力分布状态主要受断层构造的支配 ,断层的叠加扰动使原岩应力场重新分布 ,造成煤矿区域原岩应力状态的极端各向异性特征     

构造应力与煤与瓦斯突出

用原岩应力测量确定了平顶山矿区应力场性质,用瓦斯地质学方法研究了地质构造,岩体应力状态对煤和瓦斯突出的影响,指出构造应力和地质构造形式对煤和瓦斯突出具有控制作用。     

构造应力与煤和瓦斯突出

用原岩应力测量确定了平顶山矿区应力场性质.用瓦期地质学方法研究了地质构适、岩体应力状态对煤和瓦斯突出的影响.指出构造应力和地质构造形式对煤和瓦斯突出具有控制作用.     

煤系地层隧道围岩变形规律与支护技术

为更好地研究煤系地层隧道开挖与支护问题,通过利用ADINA软件对大断面煤系地层隧道开挖与支护进行数值模拟的方法,建立了Mohr-Coulomb弹塑性本构二维平面模型,分析了煤系地层隧道大断面开挖和支护的过程;揭示了用于计算开挖过程中位移场、应力场及其分布规律。计算结果表明:煤系地层隧道施工采用台阶法开挖有利于隧道的应力释放和稳定;同时,在支护上采用一次支护、二次支护和衬砌。现场施工监测较好地反映了煤系地层这一软弱岩层的隧道开挖与支护参数,为类似条件的隧道施工提供了一定的理论和现场的指导。     

金口岭矿区地应力测试分析

为了优化金口岭铜矿矿区开采顺序和巷道设计,采用三维套孔应力解除测量计和空心包体应变计,结合现场围压试验,根据弹性理论计算出矿区原岩应力,得到矿区原岩应力大小、方向等参数及其分布规律。结果表明,每个测点最大主应力方向均接近水平方向,与区域构造应力场最大主应力的方向基本一致;最小主应力接近于垂直方向,三个主应力均为压应力,没有出现拉应力,与我国地应力实测得到的普遍规律相同,该方法可以为其他类似工程的地应力测试提供参考依据。     

利用位移测量反算地下围岩标准化初应力场

一、引言为了使地下工程的设计计算符合实际情况,必须要知道地层中的初始应力场和材料性质。虽然,初始应力和材料常数可通过各种现场试验直接进行量测,但由于测试方法复杂,费用昴贵加之量测结果离散性很大,实际应用困难较多。为了克服这些困难,最近国外发展了利用施工期间的位移测量来反馈计算初始地层应力场和材料性质,取得了很大的成功。有关这方面研究,国内外都做了不少工作。     

非均质性对岩体应力场反分析结果的影响

从弹性介质的假定出发,利用“等效”节理岩体等效模型和节理岩体统计等效模型,分析了有限单元法位移反分析反算岩体弹性模量和原岩应力场的问题,通过参数研究,讨论了岩体节理和非均质性对位移反分析结果的影响.结果表明,在节理岩体“等效”连续介质力学模型假定下,采用不同力学模型对反算的弹性模量值有较明显影响,而节理岩体力学参数非均质性对反算原岩应力场的影响很小,均质、各向同性假定在原岩应力场实测和位移反分析中是适用的.     

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。     

论裂纹尖端的奇异性质

本文由弹性平面椭圆孔的精确解出发，用一个椭圆裂纹模型（钝角裂纹模型）退化到无限细裂纹（尖角裂纹模型）的方法讨论了平面裂纹尖端应力场的奇异性质。文中将裂纹尖端附近的应力场表达为一个多变量函数。然后，由各种不同的途径趋向裂纹尖点，从而求得了多重极限。分析表明，这一多变量函数的全面极限并不存在，而多重极限是存在的，但是各不相等。由这些多重极限的变化可以将裂纹尖点的应力分为两种类型：固有应力和趋近应力。其中固有应力是椭圆裂纹模型尖端处固有的应力，这些应力全部满足边界条件；趋近应力是当椭圆裂纹退化到无限细裂纹时所产生的应力场。由趋近应力和固有应力的变化就可以说明裂纹尖点应力场的奇异性质，并可解释“次裂纹”形成的原因。 本文根据对裂纹尖端应力场奇异性质的分析结果讨论了Ｗｅｓｔｅｒｇａａｒｄ－Ｉｒｗｉｎ应力强度因子理论的近似性和局限性，并为应用钝角裂纹模型建立起来的广义应力强度因子理论［９］的裂纹尖端应力场计算提供了一种分析方法。     

基于FLAC3D的岩体初始高水平构造应力场反演方法

为探讨深部岩体工程初始高水平构造应力场的数值模拟反演方法,采用三维有限差分法FLAC~(3D)分别对位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件及基于初始应变能理论的反演方法进行数值试验对比分析。结果表明:在模拟岩体初始高水平构造应力场过程中,位移边界条件、应力边界条件、混合边界条件三种方法均不能满足要求;而基于初始应变能理论的反演方法效果较好,将该方法应用于狮子山矿区地应力场的反演分析,计算表明各测点的地应力反演值与实测值之间误差在允许范围内,进一步验证了该方法模拟计算岩体初始高水平构造应力场具有较好的可靠性,研究成果为深部岩体工程高水平构造应力场的反演计算方法提供了参考。     

采矿工程中的原岩应力测量

应力测量是确定应力场性质的有力判据.原岩应力状态是影响采矿工程稳定性的重要因素之一,查明原岩应力的方向和量级是经济、安全、高效进行矿井设计、施工和生产的重要保证.它对于诸如巷道.采场布置、支护形式确定,矿井动力现象预测预防等方面都有重要的现实意义.     

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。     

不同地应力条件下巷道开挖的弹塑性分析

针对不同地应力条件下地下巷道工程开挖过程中围岩的弹塑性应力问题,利用有限元方法进行数值仿真研究.对于弹塑性地下岩体,研究初始应力场分别为只考虑重力应力场或考虑重力与构造应力场两种情况下,巷道开挖后其表面应力的变化规律.数值结果表明,对埋深较大的巷道,构造应力场是引起巷道顶底板变形的主要因素.此外研究侧压力系数对巷道围岩塑性区域的影响,发现侧压力系数小于1,塑性区主要出现在巷道两帮,且系数越小围岩塑性区范围越大.     

光弹物理模拟实验法在古应力场研究中的应用

古应力场的研究是当今构造地质学和石油构造地质学的研究热点,作用在岩石或地层中的应力可以导致其不同样式和特性的变形,并且驱动油气的运移和成藏。从地质体中直接获得古应力场各项参数相当困难。将光弹物理模拟实验方法应用于古应力场研究中,介绍了光弹物理模拟实验的装置、材料、边界条件和相似理论,给出了实验结果。对该实验结果进行了物理学和动力学分析,结果表明：（１）最大主应力σ１作用方向和强度控制着非均匀介质中     

有限元在河北平原区构造应力场与地裂缝分布研究中的应用

构造应力是地壳活动和形变的原动力,构造地裂缝实际上是在构造背景所提供的区域构造应力作用下,地壳深部变形引起地表破裂的一种形迹.研究激发构造性地裂缝产生的构造应力场是查明潜在地裂缝危险区的一种间接手段.主要利用前期河北平原区的易县隆尧两处实测资料,通过求解平面应力问题的有限单元法反演河北平原区构造应力场,确定最大主应力集中区,最大剪应力集中区以探索构造地裂缝的潜在危险区.     

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.     

有限元在河北平原区构造应力场与地裂缝分布研究中的应用

构造应力是地壳活动和形变的原动力，构造地裂缝实际上是在构造背景所提供的区域构造应力的作用下，地壳深部变形引起地表破裂的一种形迹。研究激发构造性地裂缝产生的构造应力场是查明潜在地裂缝危险区的一种间接手段。主要利用前期河北平原区的易县隆尧两处实测资料，通过求解平面应力问题的有限单元法反演河北平原区构造应力场，确定最大主应力集中区，最大剪应力集中区以探索构造地裂缝的潜在危险区。     

复合层状岩体初始应力场的探讨

本文从复合层状岩体自重应力场、构造应力场、温度应力场出发,在理论上探讨了岩体初始应力场。文中所得结论有利于进一步认识复合层状岩体由于各层物理力学特性不同,而相互影响所造成的岩体初始应力场。     

油田注水诱发应力场演化及地层活动机制研究

基于多孔介质理论建立注水诱发应力场变化定量评价的力学模型,利用有限元方法对耦合模型进行求解,分析注水过程中超孔隙压力与应力场演化规律,揭示注水诱发地层活动的力学机制。计算结果表明:注水形成的超孔隙压力控制局部应力场分布,一方面导致垂向、水平有效应力减小,Mohr应力圆左移,地层活动趋势增加;另一方面削弱注水层段水平地应力的作用效果,导致主应力差值减小、Mohr应力圆直径缩小,易于地层稳定。注水诱发地层活动与岩层渗透性能、吸水软化与构造应力环境等组合因素密切相关。