基于地应力实测值的断层构造区域地应力场有限元回归反演分析

结合四川省长河坝水电站地下厂房硐室工程,考虑地形、地貌与断层等地质构造,建立了三维有限元模型,基于实测地应力值,采用多元线性回归分析方法对地应力场进行反演,以分析地下厂房区的地应力分布情况.结果表明：地下厂房硐室岩体地应力的实测值与有限元法所得反演值吻合较好,回归分析方法适用于对地应力场的反演;工程区域的水平地应力大于竖向地应力,并且地应力量值随着垂直埋深与水平埋深的增加而增大;断层附近的地应力出现了局部应力集中现象,须引起注意.     

科学共同体要闻

2011年1月28日,《全民科学素质纲要》实施工作会议在北京召开。中国科协常务副主席、书记处第一书记邓楠主持会议,承担《全民科学素质纲要》实施工作任务的23个成员单位的领导和有关部门的负责     

深部地层取心层裂机理研究

在深部高地应力地层中取心,岩心层裂(饼化)是一种常见的工程现象。岩心层裂和岩体的物性、力学性质以及原地应力密切相关。为研究钻井取心过程中岩心层裂现象的机理,结合川西南部地区Ａ井和B井取心过程中的岩心层裂现象,考虑岩石矿物组分与岩石脆性指数的关系,基于应力集中的非均匀岩石拉伸破坏模型,给出了岩心层裂现象产生的判据,采用理论计算和数值模拟方法对饼化现象进行了验证。研究结果表明：脆性矿物含量越高,岩石脆性越强,越易生成裂缝;岩心套取是一个卸载水平方向最大主应力的过程,卸载速度越快,损伤处的附加拉应力越大,且对应被激活损伤的尺寸就越小,当附加拉应力大于岩石抗拉强度时,会出现岩心层裂现象,随着取心的继续此过程将重复地发生下去。     

井田采动对下伏油田地层应力场影响分析

针对康北煤田与科尔康油田局部重叠的现状,以工程地质、地质力学的理论为基础,建立研究模型,通过有限元方法计算、数值模拟分析,重点研究煤矿开采产生的垂向与水平向地应力变化,井田采动对下伏油田地层应力场影响,结果表明:煤矿的开采对煤层下含油地层地应力的影响非常微小,不会对油田的开采造成影响。为井田和油田互不干扰、安全生产提供依据。     

罗沙隧道洞口爆破振动研究

以罗沙隧道为研究背景,进行了高地应力下硬岩隧道洞口爆破开挖振动监测试验。对振动数据进行了归一化处理,得到了关于硬岩隧道洞口爆破振动的萨氏经验公式;为爆破开挖设计优化提供了参考价值。在爆破振动速度研究中,爆破振动速度的最大水平径向分量大于最大水平切向分量,最大水平切向分量又大于最大垂直分量,与软岩隧道得到的规律是相反的。达到洞口位置时,爆破振动速度呈现出明显的增加,坡表表面呈现出明显的振动放大效应,这与在软岩隧道中得到的规律是一致的。     

油页岩层岩性特征及地应力与套损关系研究

在油田开发过程中,套管损坏的研究是一个重要问题。油页岩层是发生大面积套损的主要岩层。研究该岩层套损发生机理及影响因素显得尤为重要。通过开展油页岩层的岩性研究、岩体地应力方向研究,并应用测井解释成果确定套管损坏方位,指出了套损与地应力的关系并阐明了油页岩层的套管损坏机理。研究结果为油页岩部位套损井治理及预防提供了理论上的参考依据。     

吕家坨井田矿压显现区域预测

以地质动力区划方法为基础，划分出各级活动断裂，以吕家坨矿区五级断裂图为构造格架，建立有限元的地质力学模型，以吕家坨矿地应力测量的基础数据为边界条件，通过岩体应力状态分析系统进行应力计算，计算的结果以等值线的方式给出，包括最大主应力等值线、最小主应力等值线、最大剪应力等值线。通过对等值线的分析，预测出矿区的应力升高区、梯度区、降低区，从而对吕家坨矿压显现严重的区域做出预测，为吕家坨井田工作面的生产和采区巷道的合理布置提供基础数据，保证矿井安全生产。     

RZB型钻孔应变仪在青藏高原东缘地应力监测中的应用

介绍新一代RZB-3型钻孔应变仪, 及其用于地壳应力应变连续观测的特点。对四川江油地应力监测站RZB-3A型分量式钻孔应变仪观测数据进行了初步分析, 结果表明: 安装于江油地应力监测站的RZB-3A型分量式钻孔应变仪有着较高的分辨率。系统参考元件的数据表明, 观测系统分辨率优于10^-9应变量级, 不仅记录到清晰的固体潮汐, 还记录到宽频带应变地震波。特别地, 由于四分量钻孔应变观测的优越性, 已经获得的数据表明, 该观测系统对台站邻区地壳水平应变场的面应变测量精度较高。因此, 将新型分量式钻孔应变仪应用于青藏高原东缘地应力连续观测, 对于揭示该区域应力场活动与地震的关系有重要意义。     

高地应力环境下平行导洞与正洞合理净距的数值分析

在诸多高地应力深埋长大隧道工程中,最需解决的就是高地应力所带来的地质灾害问题,而平行导洞可以为正洞起到卸压作用、为其探明地质、也可作为排水通风坑道,这些优点使平行导洞成为了正洞最主要的辅助坑道。以高地应力环境为研究背景,采用数值模拟的方法,分析了平行导洞与正洞之间的合理净距,计算结果表明:平行导洞与正洞的合理净距为8m,得出了特定条件下平行导洞与正洞最小净距的参考值。     

油气储层开发程度对地质力学的影响规律

为研究油气储层注采不平衡引起的孔隙压力变化对地质力学造成的影响,通过建立含密闭断层的多孔介质弹性储层地质力学模型,分析正应力与剪应力的相关关系,研究了储层压力变化对断层附近水平地应力场的影响规律。结果表明:孔隙压力变化使得密闭断层附近产生剪应力,并造成储层地应力场大小和方向均发生变化,受剪应力出现的影响,地应力大小发生更大程度的线性降低;地应力方向也可能发生偏转,偏转角度是孔隙压力变化、断层夹角、岩石泊松比的函数;在考虑脱水作用与顶板效应后,储层压力变化对上覆盖层的地应力也会造成一定范围的影响,以渤海岐口18-1油田为例,评估了储层压力衰竭对盖层地应力场的影响范围不超过20 m。