空芯包体应力解除法在福兴煤矿地应力测试中的应用与分析

为探明福兴煤矿深部地应力状态,确定地应力的大小和方向,为巷道支护可靠性定量评估提供依据。选用空芯包体应力解除法在所测区域的巷道进行了地应力测试。采用了加装九轴传感器及胶胀囊的新型空芯包体及配套安装方法,简化了安装流程,提高了安装精度,并通过注胶测试对安装效果进行了验证。经过现场实测,空芯包体安装效果良好,测量结果表明,福兴煤矿-910m区域属于高地应力区,最大主应力方向接近水平且近似垂直现有生产水平的区段平巷,不利于巷道维护,在进行支护设计时要给予高度重视。测试结果可为福兴煤矿开采过程中的巷道支护和煤炭安全高效开采提供依据。

枣泉煤矿五分区地应力测试及其分布规律研究

为了获取枣泉煤矿五分区地应力分布规律,采用水压致裂法对原岩地应力进行了现场测试。结果表明:5个测点中最大水平主应力最大为12.66 MPa,最小为4.96 MPa;最小水平主应力最大为6.08 MPa,最小为2.33 MPa;地应力场类型均为水平主应力场,除测点4外,其余测点各方向应力大小排序均为σ_(H)>σ_(v)>σ_(h);测点1~3的最大水平主应力方向分别为N16.5°W、N30.9°W和N22.3°W,具有较强的一致性,测点4和测点5受褶曲构造影响,最大水平主应力方向为N42.6°E和N24.8°W,向垂直褶曲轴线方向偏转。

黄金矿山深部地应力测试与分布规律研究

高地应力是深部开采不可避免的难题。为确保新城金矿在高地应力环境下的安全高效开采,采用瑞典LUT地应力测定仪,运用应力解除法对新城金矿-830 m、-930 m、-1030 m中段共计6个钻孔岩芯进行地应力测量,并用LUT-str专用岩体应力计算程序对测试结果进行综合分析,采用赤平极射投影软件绘制出测点主应力方位赤平面投影图,使用线性回归方法,对所测6个测点的应力值进行回归分析。研究结果表明:新城金矿地应力场主要是水平构造应力,矿区围岩含有较多的节理裂隙,巷道开挖后,矿岩较为破碎、易风化,片帮等灾害现象易发生,应在开挖后及时支护。此研究为新城金矿深竖井工程的安全施工、合理支护设计及深部开采支护等提供了基础资料与依据,同时也为类似矿山竖井掘进与矿山开采起到示范作用。

地应力测试中岩石力学实验的应用

地应力测试是获取地质资料的方法之一,岩体在漫长演变过程中,会产生内生应力,煤矿开采中变形、破坏等均受内生应力影响,为减少矿产开采中的围岩问题。本文开展岩石力学试验,将地应力测试应用于实践中,获得岩土应力接触曲线,得到水平应力和垂直应力结果。实验结果表明,地层应力分布呈现出分层现象,实验结果可以为后续岩土工程提供借鉴。

某矿山地应力测试结果及建模反演分析

采用水压致裂法对某矿山进行地应力测试,基于现场实测数据,对地应力大小与埋深的关系进行分析,得到该矿山地应力的分布规律和变化特征。使用有限差分法软件FLAC对矿区地应力场进行反演模拟,模拟结果用来验证地应力现场实测结果的准确性。地应力实测结果表明:该矿区的地应力以水平构造应力为主,平均最大水平主应力方向为N 62.6°E;矿区最大、最小水平主应力以及垂直应力均随着深度的增加而增大;最大水平主应力与垂直应力的平均比值为2.42,最小水平主应力与垂直应力的平均比值为1.49。数值模拟结果表明:孔底监测点地应力反演值与实测值之间最大误差为最大水平主应力的-13.9%,误差大小在合理范围内,验证了现场实测数据的准确性与反演模拟的可靠性,为矿山后续工作提供数据基础。

水压致裂地应力测试法在秦岭隧洞中的应用

鉴于地应力场对隧洞围岩稳定性有重要作用,基于引汉济渭秦岭输水隧洞二衬混凝土开裂区域典型断面地应力实测结果与地质构造条件,运用三维水压致裂法分析了秦岭隧洞的围岩地应力。结果表明,水平孔在9.2~26.6 m钻孔深度内,钻孔横截面上最大主应力为16.3~37.9 MPa,截面最小主应力为2.4~9.1 MPa;铅直孔在3.8~20.7 m钻孔深度内,最大水平主应力为21.5~30.5 MPa,方位平均为N57°E,最小水平主应力为12.7~16.5 MPa;三维应力计算的最大、最小水平主应力分别为24.3、14.4 MPa,空间最大主应力为24.6 MPa,呈近水平分布。可见隧洞岩体的测试位置围岩应力场主要为水平应力,岩体应力分级为高地应力。

水压致裂法在大巴山深埋隧道地应力测试中的应用

大巴山地区地质构造复杂,目前建设的隧道多为深埋隧道。了解地应力条件对隧道施工设计参数的选择以及岩爆的风险预测具有重大意义。选择水压致裂法,以大巴山区域旗杆山隧道为例,介绍了水压致裂法测试深埋隧道地应力的方法,并对测试结果数据进行分析,从而对该隧道施工期间发生岩爆的可能性进行预测。实践表明,运用水压致裂法,能较为准确地测量到深埋隧道相关施工区域的地应力分布特征,同时具有施工周期短,施工操作简单的特点。

西铭矿水压致裂法地应力测试应用

针对西铭矿区地质力学参数匮乏问题,文章采用水压致裂法对西铭煤矿6个测点进行了现场地应力测试,确定了西铭矿地应力特征。西铭煤矿测试区域地应力场存在明显的区域特征,西十一和西十二采区测试区域地应力场在量值上中等偏低,为σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)型应力场;西六采区测试区域地应力场在量值上中等偏高,为σ_(H)>σ_(h)>σ_(V)型应力场。测试区域应力场受区域构造影响较大,以构造应力场为主,最大水平主应力为最大主应力,研究结果可为矿井后续巷道支护设计优化提供数据参考。

流变应力恢复法地应力测试及装置

深部软岩体应力测试难度大,尚无有效测试技术。对此,研制了一种适用于软岩体应力测试的三向压应力传感器,提出了相应的解算方法,并对传感器进行了标定试验、干扰试验和室内模型试验。标定试验结果表明,传感器的线性度、重复性等静态性能良好。当荷载不断增大时,传感器的测量误差先逐渐减小,直至为0,而后又逐渐增大,但误差基本上都在10%以内,说明传感器能较精确地测量量程范围内的应力大小。干扰试验结果表明,传感器3个传感面之间的相互干扰可以忽略不计。模型试验结果表明,随着加载次数的增加,传感器所感知的力越来越接近所施加的力,最后趋近于相等,进一步表明了该传感器基本满足工程实践要求。此外,初步探讨了传感器的优化设计方向等问题。

不同岩性岩石声发射地应力测试及其应用

为了考虑岩石岩性的影响,对两淮矿区某正在掘进巷道进行钻孔取样,根据柱状图取巷道两相邻水平标高(-850.0 m和-861.8 m,以下称为Ⅰ和Ⅱ水平)作为实验取芯点,其岩性分别为中粗砂岩和砂质泥岩。利用声发射测试仪测得不同水平标高地应力,经理论计算获得相应的主应力,采用ANSYS和FLAC3D在非轴对称应力场(分Ⅰ和Ⅱ水平2种应力加载方法)下进行模拟,并与现场实测结果对比。研究结果表明:Ⅰ和Ⅱ水平的地应力无明显的叠加性。实测巷道不同水平的围岩稳定性(主要指围岩位移分布)与对应水平的应力加载条件下的模拟结果相似;考虑岩石岩性对巷道地应力赋存情况的影响的必要性,同时为该埋藏条件下巷道支护设计提供更加可靠的地应力数据。

深井软岩巷道声发射地应力测试及变形失稳机理

为了获得深井软岩巷道的地应力大小和变形规律及其失稳机理,选取千米深井同一水平的2个硐室,进行声发射地应力测试,获得各自相应的地应力大小和方向,发现垂直应力分布差别不大,而水平应力分布差别较大。基于地应力理论计算公式,利用VB6.0编写相应的计算程序,获得相应区域的主应力场的大小和方向,结合现场提供的钻孔柱状图,利用ANSYS建立模型,导入FLAC3D进行数值分析,获得相应的主应力场作用下的硐室围岩变形失稳规律,即岩性较为软弱区域的剪应力集中程度明显、分布范围较广,且围岩破坏越严重。最后发现实测数据与数值模拟结果较为吻合,即破坏严重部位的围岩收敛速度也较大,从而在一定程度上揭示了深部软岩巷道的变形破坏规律,也说明了围岩岩性、剪应力集中程度和范围对整个巷道稳定性起着至关重要作用。

空心包体地应力测试方法与工程应用

为分析回采巷道围岩破碎、变形量大、支护困难的原因，采用三维套孔应力解除地应力测试技术和空心包体应变计，对东周窑矿东翼采区进行现场地应力实测和围压率定实验，并详细阐述了空心包体应力解除法测试地应力的原理、仪器与构造、测试过程等。通过对钻孔应力解除测试结果分析，得到以下地应力分布规律：该矿水平应力为最大主应力、中间主应力，垂直应力为最小主应力；水平主应力与垂直主应力之间的平均比值为1．4～2．2，最大水平主应力方向为北东一南西方向，同南一北方向的夹角约为10°。

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)非弹性应变恢复法(ASR法)三维地应力测试与“5.12”汶川地震的形成机制

汶川地震断裂带科学钻探1号井(WFSD-1)的ASR三维地应力测试结果表明,龙门山前陆逆冲带与其下伏的龙门山前陆盆地和上覆的松潘-甘孜地块的构造及地应力状态存在有重大差异。从整体上看,在汶川地震中,龙门山前陆逆冲带表现为在强烈的区域性挤压背景下,深部物质沿壳内拆离层自SW向NE方向的"层状"流动,在地壳上部转化为沿映秀-北川断裂(YBF)的快速垂向挤出,而其西侧的松潘-甘孜地块作自SE往NW方向的重力滑覆,东侧的龙门山前陆盆地则表现为自NE往SW方向的走滑或右行旋转。晚新生代以来,扬子地块相对于青藏高原东缘的龙门山造山带并无明显的或大尺度的陆内俯冲作用发生。龙门山前陆逆冲带深部高温低粘度物质垂直向上的、快速的流动和挤出,直接导致了"5.12"汶川地震的发生,而松潘-甘孜地块E向扩展导致龙门山前陆带的强烈挤压和陆壳增厚及深部应力和地震能量的积聚则是诱导深部位移场发生突变和物质快速垂向挤出的主因,E向扩展是深部地震能量积聚和快速垂向挤出作用的必要条件,而非地震发生的直接原因。ASR地应力测试得出的主压应力方向完全平行于GPS同震速度场的位移方向,似乎表明ASR测试获得的原地应力场或许真实地反映了或最接近于地震过程中的构造应力状态。

近直立煤层地应力测试及围岩应力分布特征研究

为了解乌东煤矿近直立特殊产状煤层地应力情况和围岩应力分布特征,采用空心包体应力解除测试方法,对乌东矿区地应力进行了测试分析,得到该矿区实测地应力数据和分布特征。测试地点最大水平主应力为15.12 MPa,最大水平主应力是垂向主应力的1.7~1.85倍,地应力以水平构造应力为主;最大水平主应力方向为N21.4°W。采用数值模拟分析开采后围岩应力分布特征表明:应力集中主要分布在开采水平以下30~90 m,在开采水平以下50 m处B6煤层及其顶板应力集中程度达到最大,应力集中系数达到3.1。回采巷道处于高应力区,对围岩稳定性具有极为不利的影响。

基于原位地应力测试及流变模型的深部泥页岩储层地应力状态研究

深部泥页岩储层地应力状态的准确确定是页岩气等非常规能源高效开发的关键。综合基于原位地应力测试获得水平最小主应力,建立基于流变模型的地应力剖面,应用成像测井技术确定水平最大主应力方向等,是准确确定泥页岩储层地应力的有效方法。将该研究思路应用于陕西汉中SZ1井,利用水压致裂原地应力测试方法获得储层水平最小主应力值范围为32~41 MPa;利用偶极声波测井数据获得岩石力学参数,结合地壳应变率和储层埋藏史,建立了SZ1井地应力剖面,结果表明牛蹄塘组1950~2025 m深度范围内水平主应力差介于10~15 MPa,水平最小主应力值范围为28~41 MPa,水平最大主应力值范围为47~49 MPa,预测得到的水平最小主应力值与实测结果具有较好的一致性。原地应力实测及流变模型预测结果揭示SZ1井地应力为正断型(S_(v)>S_(H)>S_(h))或正断型与走滑型相结合的应力状态(S_(v)≈S_(H)>S_(h))。水平主应力差随伽玛值的升高而变小,表明地应力剖面与地层岩性具有较好的对应关系。基于成像测井揭示的钻孔诱导张裂隙分布特征,SZ1井水平最大主应力方向约为N74°W,与区域构造应力场方向基本一致。相关结论为准确认识SZ1井目标层地应力状态,以及后期水平井布设及压裂控制等提供了重要依据。

Kaiser取样偏差对深层油藏地应力测试的影响分析

采用Kaiser效应测定深部地层地应力时,由于油藏岩芯不规则及试件制备过程的误差等因素存在,取样时的偏差会影响地应力测量。假定0°方位和90°方位的取样方位准确而45°方位取样存在一定偏差,根据弹性力学和级数展开建立了应力测量误差分析的力学模型。采用深层均质砂岩岩芯,并变化取心角度(偏差)进行一系列Kaiser效应试验,对比试验和小型压裂解释结果发现Kaiser岩样偏差对地应力数值确实存在影响,其关系为二次函数;当取样偏差角度在5°以内时,应力测试误差可以忽略不计;大于5°时引起的地应力解释误差不能忽略。对于非定向钻取的全尺寸岩芯,当参考取样方位不同时,取样偏差的影响幅度不同。对于深部地层的不规则岩芯,可根据所建立的模型对Kaiser效应测试结果进行相应的误差分析。

深部岩石工程力学特性及地应力测试研究综述

伴随中西部高山峡谷区水电及交通等工程的建设,与之相关的地下工程多呈现出超长、大埋深、高地应力、高外水压等特点,由此引发对深部岩石工程的岩石力学特性及地应力测试等科学问题的重视。简要综述了深部岩石试验技术、高应力复杂应力路径下的岩石力学特性、深部岩石的流变特征、深部围岩的质量分级与评价、地应力测试与分析等方面在过去10余年的进展,并对上述科学问题及后续研究重点进行了展望。

基于地应力测试的高地压硬质围岩隧道岩爆分析研究

初始应力场对高地压隧道围岩变形和岩爆分析有着重要的控制作用.采用了目前技术较为成熟的空心包体应变计法,成功测量出高黎贡山隧道的原岩地应力,并将该地应力测试成果应用于隧道岩爆预测数值模型中.有限元计算表明：该隧道埋深在400～480 m时有轻微岩爆发生,埋深大于480 m有中等岩爆发生;拱顶是岩爆的危险区域,施工时需格外注意.计算结果和现场岩爆发生位置具有较好的相似性.最后针对该隧道岩爆状况提出了相应的防治对策.

西藏扎墨公路嘎隆拉隧道地应力测试分析

为了确定西藏扎墨公路嘎隆拉隧道围岩应力状态,作者利用水压致裂法在隧道进出口部位进行了地应力测量,并通过有限元回归分析,预测了整条隧道岩体应力分布;最后从地应力角度,分析和预测了隧道沿线的岩爆情况。

全景钻孔窥视仪在水压致裂法地应力测试中的应用

使用全景钻孔窥视仪对井下地应力测站钻孔进行全孔观测,对钻孔范围内的岩层分布,裂隙分布及产状进行详细分析,可以为小孔径水压致裂法地应力测量试验段选择提供便捷途径。简化了测站制备工艺,提高了测试成功率、准确性和可靠性。观测结果还可以用于巷道支护效果检测与评价等方面,有广泛的应用前景。