龙门山断裂带的性质与活动性研究

沿龙门山构造带两侧 ,在 9个 10 0～ 5 0 0m深的钻孔中进行了水压致裂地应力测量 ,获得了断裂带两侧地表浅部构造应力的大小、方向和分布特征。据这些实测的应力资料 ,用库仑摩擦滑动准则分段研究了断裂带的性质和活动性。结果表明 :试验得到的摩擦强度 ( 0 .6～ 1.0 )似乎适用于浅部断层构造 ,地壳浅部地应力的大小和方向与断裂的性质及活动性密切相关 ,应力状态与断裂带的逆冲性质相一致 ;在断裂带东段的广元地区 ,中段的平武、汶川和茂县地区 ,实测的最大水平主应力值达不到逆断层活动要求的临界状态 ;而西段与鲜水河断裂带、南北向构造带复合部位的二郎山地区 ,现今构造应力状态比较复杂 。

单回路双栓塞止水压水技术及其应用

在高水头电站、抽水蓄能电站设计中 ,需要查明岩体在实际水头作用下的透水率、渗透特性。单回路双栓塞止水压水技术能适应各种口径、方向的钻孔 ,尤其是深钻孔和小口径钻孔中进行常规压水试验、高压压水试验、水力劈裂试验和工程要求的专项试验 ,具有止水效果好、操作简单、可在终孔后连续试验等优点。本文介绍了该技术及使用方法 ,给出了三个方面的试验结果 ,并简单分析了试验资料对工程设计的作用和意义 ,同时介绍了与单栓塞试验结果相互比较的资料。

福建周宁水电站水压致裂地应力测量及其应用

周宁水电站在交通洞开挖过程中局部洞段发生了较强烈的岩爆。地下洞室和高压岔管、输水隧道设计及选择衬砌方式,需要查明原地应力状态。为此,采用水压致裂法在3个深钻孔中和岩爆部位进行了原位应力测量。结果表明,平面应力值随孔深增加呈线性增大;在岩爆和地下洞室附近,原位应力最大值为13～15 MPa,以水平挤压应力为主导,最大水平主应力方向为NW向。根据地应力测量资料和相关理论、判据分析认为:地下厂房长轴为NW向有利于围岩稳定;高压岔管和输水隧洞选用钢筋混凝土衬砌是可行的;发生局部岩爆,主要是由于隧道开挖围岩应力重新调整,在掌子面附近应力集中所致。

地下洞室围岩应力的测量研究

介绍了在地下洞室不同方向的钻孔中，采用水力劈裂技术进行的原位地应力测量。结合广西全州天湖水电站，广州抽水蓄能电站和广西龙滩水电站的实测结果，分析研究了地下洞室围岩应力的分布状态及影响围岩应力分布的主要因素。

5.12汶川地震后龙门山断裂带东北段现今地应力测量结果分析

5.12汶川大地震发生后,在龙门山断裂带东北段,开展了6个钻孔的原地应力测量工作.测量钻孔分别位于龙门山中央断裂带上下两盘的平武、北川、江油和广元等地.钻孔孔深在200～500m之间,共取得了72个测试段的地应力测量数据,以及其中33个测段的印模定向试验数据,由此获得了每个测点处地应力的赋存状态,包括地应力量值随孔深的变化以及地应力作用方向.根据库仑准则,结合Byerlee定律对各测点实测数据进行分析,可以看出,龙门山断裂带上盘现今地应力的作用强度高于下盘.其上、下两盘现今地应力赋存状态特征及其差异性显示出该区域处于不均衡的应力环境,容易导致断裂失稳而产生新的活动;印模定向试验数据表明,龙门山断裂带东北段的北川、江油、平武的最大水平主应力优势方向为NEE向;广元附近为NWW或近东西方向.结合已有的研究成果,初步得到龙门山断裂带现今地应力作用方向的分段性特征,即大致以北川为界,龙门山断裂带东北段应力方向显示了与西南段不同的特征.其西南段现今地应力的优势作用方向为北西方向,而龙门山断裂带东北段,自江油、北川、平武一带至广元、青川附近,其现今地应力的最大水平主压应力的优势作用方向呈现了NEE→NWW的赋存状态和变化趋势.本文获得的研究结果对于认识5.12汶川特大地震的动力学机制具有一定的借鉴和启示作用.

龙门山断裂带西南段现今地应力状态与地震危险性分析

为了解汶川地震后龙门山断裂西南段现今地应力环境与地震发展趋势,对比分析2003,2008和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料,初步揭示汶川地震后断裂西南段现今地应力环境与地震危险性。研究结果表明:龙门山断裂西南段,尤其是康定地区,地震后仍然积累有较高的地应力,震后应力调整以积累为主;龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值,断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性;结合地应力测量结果、地震地质等资料认为,龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性,值得重点关注和研究。研究成果对于龙门山西南段断裂活动性分析、地应力长期监测以及防灾减灾有重要意义。

山西盆地现今地应力状态与地震危险性分析

在山西盆地南北两端4个地区共计13个深钻孔中进行了水压致裂地应力测量, 获得了现今地应力的大小、方向和分布规律。在盆地北端五台山、雁门关地区400~600 m深度内, 实测最大水平主应力值为8~12 MPa。而南端临汾、运城地区则具有较高的构造应力, 在400~500 m深度内实测最大水平主应力值为20~28 Mpa。地应力“南高北低”比较明显。运用这些实测的地应力资料, 根据库仑摩擦滑动准则, 对研究区内断裂的稳定性进行了力学分析。分析结果表明, 总体来看, 目前五台山、雁门关和临汾地区的水平主应力都未达到断层活动的临界值; 运城地区已接近断层活动临界值的下限, 若计入孔隙压力的影响因素, 运城地区最大水平主应力已达到逆断层活动的临界值。从地应力的角度分析认为该区发生地震的潜在危险性较大, 这一现象值得关注和研究。

水压致裂应力测量数据分析——对瞬时关闭压力p_s的常用判读方法讨论

在水压致裂应力测量压裂特征参数中,瞬时关闭压力ps是重要的研究内容,因为它不仅直接代表最小水平主应力,而且在计算最大水平主应力时,该值又是重要的参数。ps判读的准确性和可靠性直接关系到水压致裂应力测量结果的可靠性与精度。结合3个典型的水压致裂测试曲线,分析了单切线法、dp/dt方法、马斯卡特方法和dT/dP法4种常用判读关闭压力方法的取值特点和适用性。结果表明,该4种判读方法对于不同形态的水压致裂测试曲线不具有普遍适用性,因此,对不同形态的水压致裂测试曲线进行判读关闭压力时,所选取的判读方法也不同。对于岩石完整、原生裂隙及节理不发育、岩石结构致密的水压致裂压裂段,应选取以上4种方法中2种或2种以上方法进行判读瞬时关闭压力值;对于岩石完整性差、原生裂隙及节理较发育、岩石结构较破碎的水压致裂压裂段,为取得比较可靠有效的关闭压力值,建议用单切线法计算机自动取值和dp/dt方法所取的关闭压力值。

新加坡地应力测量

2008年和2009年,通过和新加坡宜康地质技术有限责任公司合作,在新加坡18个浅钻孔中进行了水压致裂地应力测量.通过测量获得了新加坡地壳浅部的现今应力状态,为新加坡拟建地下管缆隧道设计施工提供了地应力依据,也为世界应力环境数据库提供了参考.测试结果表明,在38.00～56.95m深度域内最大水平主应力σH值为3.45～9.64MPa,最小水平主应力σh为2.49～6.28MPa.水平主应力和用上覆岩层重量计算的垂直应力σv之间的关系为σH>σh>σv,最大、最小水平主应力平均值分别是垂直应力平均值的5.13倍和3.23倍,表明新加坡应力场以水平应力为主导.初步分析认为,新加坡陆域浅部构造应力场的量值大致呈南、北两端偏低,中间高的态势,在北端最大与最小水平主应力值都小于它们各自的平均值,而南端则与平均值相当.最大水平主应力优势方向为NE—NEE向,该方向与前人在其邻区获得的构造应力场方向和由震源机制解反映的主压应力方向较为一致.新加坡现今构造应力场状态与印度板块、澳大利亚板块、菲律宾板块与欧亚板块的汇聚作用有着密切的联系.根据库仑摩擦滑动准则,断层面摩擦系数取0.6～1.0,分析了研究区内断层产生摩擦滑动的可能性.

陕西汉中盆地水压致裂地应力测量分析研究

汉中盆地位于龙门山断裂带东北段的末端,汶川MS8.0地震发生以后,地震活动存在沿龙门山断裂带向NE向发展的趋势.在汉中盆地西缘进行了两个钻孔的水压致裂地应力测量,来分析震后该区地应力状态,以期为该区的地震危险性研究提供实际资料.这两个钻孔深度均为300m左右,相距33m,取得了较好的地应力测试结果.通过对地应力测试结果的综合分析研究,得到以下认识:①在汉中盆地西缘300m深度地层内,最大水平主应力值为5.69—19.52MPa,最小水平主应力值为3.81—10.90 MPa,垂直主应力值约为1.25—7.03MPa,水平主应力占主导地位,垂直应力为最小应力,该地应力状态有利于逆断层的活动;②汉中盆地西部现今最大水平主应力方向为WNW或近EW向;③汶川地震后,目前汉中盆地及其西部地区仍处于构造应力调整阶段,总体相对稳定.

龙门山断裂带东北段地应力状态与断裂活动性研究

汶川8.0级地震以后,龙门山地区的地震活动趋势是人们普遍关心的问题.作者根据龙门山断裂带东北段的地质构造特征和15个钻孔的水压致裂地应力测试数据,分析研究区的地应力状态与断裂活动关系,探讨沿龙门山断裂带东北段发生强余震的可能性.研究表明,龙门山断裂带东北段地应力状态有利于逆断层和走滑断层活动.不同断裂也表现出和地应力状态一致的活动特征.区内断裂处于长期的应力积累状态,长期的应变能量积累导致了汶川强震的发生.汶川地震和多次余震释放的能量向龙门山断裂带东北段迁移、积累.因此,不排除本区发生较强余震的可能性.

水压致裂应力测量在广州抽水蓄能电站设计中的应用研究

在高压输水隧洞及地下厂房围岩中,遇水膨胀的蚀变岩带十分发育。但根据水压致裂原地应力的测量结果及最小主应力设计准则,广州抽水蓄能电站的高压输水隧洞甚至高压岔管段均取消了钢衬。电站建成以来的安全运行表明,该设计是完全合理的。实践表明:在充分利用岩体自身的承载能力,优化工程设计方面,水压致裂原地应力测量具有十分重要的意义。

V型河谷区原地应力测量研究

为研究V型河谷区岩体应力的大小、方向及其分布,采用水压致裂法对河床和山体内的平面和三维地应力进行现场测量。实测最大水平主应力方向为NW40°～60°,最大水平主应力值最高近40MPa,最小水平主应力值为20MPa;在河床谷底浅部80m以上,受河谷卸荷影响地应力有所释放,形成卸荷带;孔深90～130m产生应力集中,形成V型峡谷典型的“应力包”分布特征;在山体内PD27#平硐不同硐深处的3个测点进行三维地应力测量。测量结果表明:三维主应力值随硐深的增加而增大,从1#～3#测点测得的最大主应力和最小主应力的数值增加近1倍;3个测点主应力的方位和倾向大体一致,随硐深的增加,最大主应力倾角逐渐变陡,反映出重力的贡献越为显著。对原地应力实测结果进行解析,得到隧道横截面的最大主压应力和最小主压应力及相关的应力参量,结合岩爆判据对隧道发生岩爆的可能性进行分析,隧道横截面内最大差应力的大小是控制岩爆发生的主要因素。

深埋洞室地应力状态与岩爆相关性研究

为了研究锦屏二级水电站探涧开挖过程中发生岩爆与地应力的相关性，在电站探洞不同水平埋深处进行了水压致裂和应力解除三维应力测量。测量结果表明：（1）在探洞浅部，受局部地形影响，测点的应力分布主要受自重和区域及地形地貌控制。形成特有的“V”型河谷岸坡内的局部应力状态，最大主应力11．0MPa左右，作用方向NNW基本近水平；（2）在探洞深部地应力值较高，最大主应力40．0MPa左右，作用方向近直立；（3）随水平埋深的增大最大主应力由近水平状态转变为近直立状态，说明在洞深部自重应力起主导作用。对原地应力实测结果进行解析，得到了隧道横截面的最大主压应力和最小主压应力及相关的应力参量，结合岩爆判据对隧道发生岩爆的可能性进行了分析，提出了岩爆的发生主要受控于隧道横截面内的最大差应力的大小。

福建沿海边缘陆域的原地应力测量研究

通过在福建沿海边缘陆域地区活动断裂带附近进行水压致裂原地应力测量,得到了地表浅部构造应力的大小、方向和分布特征.根据实测的地应力资料,用库仑摩擦滑动准则分析研究了断裂带的性质和活动性.结果表明:①沿海岸线边缘自北向南,其最大水平主压应力方向为北西向,与测区北西向断裂带走向近于平行,与地质构造、跨断层形变测量等方法反映的主压应力方向大体一致,与震源机制解反映的主压应力方向夹角20°左右;②水平主应力值随深度增加而增大,与垂直应力值的关系为SH＞SV＞Sh和SH≈SV＞Sh,应力状态有利于走滑断层和正断层活动;③利用库仑摩擦滑动准则,摩擦强度取0.6～1.0分析,断层附近的现今地应力状态达到或超过产生正断层摩擦滑动的临界值,表明测区现今构造活动以正断层为主;④反映出本区现今构造应力场的力源主要来自太平洋板块向西和菲律宾板块向北西对欧亚板块的水平挤压作用.

金沙江溪洛渡水电站地应力测量

利用1999～2001年在金沙江溪洛渡水电站厂区用水压致裂法先后完成的9个垂直深钻孔平面地应力和8个测点三维应力测量结果,结合河谷地形地貌、构造岩性等资料,对工程区地应力场的基本特征进行了较系统的分析研究,认为电站区最大主应力数值在10～20MPa,方向在NW～NWW间,大致平行于金沙江河流走向,地应力作用以水平为主。随着深度增加,地层平面、三维主应力值均有所增大。本文的研究结果为电站工程设计提供了地应力的基础资料。

水力劈裂测试在天湖电站设计中的应用

水力劈裂法的原地应力测试结果是进行不衬砌压力隧洞设计的基本依据，在一切具有地下洞室的水电工程中，均应进行水力劈裂测试，它是确保工程安全、优化工程设计的判据。根据水力劈裂测试结果，结合具体的工程地质条件，天湖电站输水隧洞最大内水压力为６．１７ＭＰａ，采取了完全不衬砌方式。电站建成安全运行一年来的实践证明，高压输水隧洞是安全的，不衬砌设计是合理的，这一先进技术值得大力推广。

地应力测量在矿床突水防治中的应用——以河南夹沟铝土矿床突水防治工程为例

针对铝土矿床突水,开展地应力测量研究,是分析查明突水成因、优化确定防治方案及合理进行矿床底板管理的一项重要手段。夹沟矿床测量分析结果表明:①矿床地区存在较高的水平构造应力,其量值明显高于垂向应力。矿床水平高构造应力对矿床底板及其边坡稳定性具有不良影响,矿床开采掘面轴线走向应沿N70°E方向布设趋佳;②由于持续开采作用,矿床附近地应力状态产生不良扰动,水平高构造应力同开采形成的局部地应力场不良改变的叠加影响对矿床底板岩石场各类裂隙、结构面水起到极为重要的“催化”作用,是造成矿床底板突水的重要因素之一;③防治工作应重视加强矿床底板管理,科学预留安全隔水层屏障。并建议对矿床底板及其下伏一定范围内的灰岩实施预注浆处理,使得裂隙得以加固、溶洞得到堵塞,以抵抗不良应力的作用,消除或减弱对矿床突水的影响。

Study on in-situ stress measurement around coastal marginal land in Fujian

The in-situ hydraulic fracturing stress measurements have been carried out around the coastal marginal land in Fu- jian Province. And the characteristics of magnitude, direction and distribution of tectonic stress have been obtained. Based on the observed stress data, the characteristics and activities of fault zones are analyzed and studied in the paper according to the Coulomb friction criteria. 1 The maximum horizontal principal compressive stress is in the NW-WNW direction from the north to the south along the coastline verge, which is parallel to the strike of the NW-trending fault zone, consistent with the direction of principal compressive stress obtained from geological structure and across-fault deformation data, and different from that reflected by focal mechanism solution by about 20°. 2 The horizontal principal stress increases with depth, the relation among three stresses is SH>Sv>Sh or SH≈Sv>Sh, and the stress state is liable to normal fault and strike-slip fault activities. 3 According to Coulomb friction criteria and taking the friction strength μ as 0.6~1.0 for analysis, the stress state reaching or exceeding the threshold for normal-fault frictional sliding near the fault implies that the current tectonic activity in the measuring area is mainly normal faulting. 4 The force source of current tectonic stress field comes mainly from the westward and northwestward horizontal extrusions from the Pacific and Philippine Plates respectively to the Eurasian Plate.