大型地下厂房水压致裂法地应力测量及地应力场反演分析

岩体初始地应力是地下工程研究中的重要内容,依托大型地下厂房工程,采用三维水压致裂法和常规水压致裂法对洞内孔ZK1和地表孔ZK2分别进行地应力测量,获得岩体初始地应力;基于实测数据利用三维数值模拟方法进行地应力场反演计算,获得所需工程区的地应力场分布规律。研究表明:水压致裂法可以有效地获得初始地应力,三维水压致裂法获得的地下应力情况更为准确且可以与垂直孔测试数据互相印证;数值模拟获取的地应力计算值和实测值具有一致性,厂房隧洞布置较为合理且工程区发生岩爆概率较低;现场原位测试结果与回归地应力场分布规律可为工程设计提供有效的科学支撑。

香港排污隧道工程水压致裂法地应力测量研究

初始地应力状态是岩石地下工程设计中的重要参数，而水压致裂法是深部岩体应力测量的理想方法。文章介绍了水压致裂法地应力测量原理及其在香港本岛排污工程隧道沿线11个钻孔（深度130—430m）中的测量实例。测量结果分析表明，隧道高程的最大水平主应力5～20MPa，侧压力系数0．6～1．5，对于工程所处的结晶硬岩而言，属于中等地应力水平；最大水平主应力方向与隧道走向的夹角一般较小，即地应力对隧道稳定性比较有利。另外从地应力场的角度对工程施工提出了建议。

水压致裂法地应力测量的数值模拟

由于测量深度深及其他突出优点,水压致裂法在地应力测量中已在国内外得到了广泛使用。基于大型通用有限元软件平台Abaqus,建立了二维应力-损伤演化模型,对不同水压及初始裂隙下的多工况进行数值模拟试验,并与理论解进行比较以验证数值模拟结果的可靠性。分析结果表明:数值模拟试验的裂纹开展方位、致裂压力最小值与理论解吻合;初始裂隙的存在将影响致裂最小水压力值和裂纹扩展方向及模式,其结果可对原位地应力测试和水压致裂工程设计提供借鉴和指导。

天池坪隧道水压致裂法地应力测量及三维地应力场宏观扩展分析

天池坪隧道是兰渝铁路兰州至广元段的一座特长单线隧道,位于甘肃省宕昌县境内,全长14.528 km。选择4个测孔、26个试验段进行水压致裂地应力测量。天池坪隧道各测点的共同特征是现今应力场以水平应力为主导,应力量级属于极高应力水平。最大主应力方向为北北西-北西-北西西向,与宏观应力场方向吻合。LY1测点的最大水平主应力方向为N40°W^N45°W,与隧道轴线方向夹角较大,对隧道围岩稳定不利。结合实际的地质条件和地层参数,在实测地应力结果的基础上,采用三维有限元多元回归分析方法,扩展分析隧道区域原始宏观地应力场。宏观地应力场的分析结果表明,隧道轴向位置的横向应力值大于10 MPa,横向侧压力系数处于1~2之间,且局部地段因地形等因素引起的应力集中而导致横向侧压力系数偏大。宏观地应力场的分析结果对工程设计与施工具有重要参考价值。

水压致裂法地应力测量若干问题的探讨

在深层地应力测量中， 水压致裂法是最有效的测量方法。本文探讨了该方法的几个关键性问题， 例如压裂特征参数的取值， 三维地应力测量， 压裂缝的方向， 破裂准则和钻孔轴向不是主应力的一个方向等问题。

水压致裂法地应力测量的校核和修正

研究了水压致裂法地应力测量的经典理论，对不完全符合实际的钻孔轴向与主应力方向一致的假定和所采用的最大单轴拉应力破裂准则，进行全面的分析和研究，提出了对实测成果进行校核和修正的建议，推导了具体计算公式，并附有实例。

长白山天池火山西南麓水压致裂法地应力测量及其实测数据在断裂稳定性分析中的应用

长白山天池火山是一座新生代多成因复合火山,其活动性一直受到地学界的高度重视.而地应力测量数据对于了解火山的活动情况等具有重要意义,但目前长白山天池火山地区实测地应力资料较少.为了更准确地了解长白山天池火山地区现今地应力状态及断裂稳定性,在长白山天池火山西南麓MJZ测点0~300 m孔深开展了水压致裂法地应力测量.利用此次实测地应力数据,本文首先分析了该地区地壳浅表层应力状态,结果表明:①测区以水平构造应力为主导,应力值与其他地区相比,相对较低;②SH(最大水平主应力)、Sh(最小水平主应力)和Sv(垂向主应力)均随深度增加而基本呈线性增大趋势;在60~180 m深度,三者展现为逆断层应力状态,即SH>Sh>Sv;在180~300 m,则表现为SH>Sv>Sh,该应力关系有利于走滑断层活动;③钻孔上部SH方向为N38°E,与东北地区构造应力场方向基本一致.钻孔下部由于受区内NW向断裂和其他因素影响,存在与区域主应力方向有偏差的局部应力场.其次,基于实测应力数据,应用库仑摩擦滑动准则,并取摩擦系数为0.6和1.0,初步评价了区域断裂的稳定性.结果显示,研究区现今应力状态尚未达到断裂失稳滑动水平,推测测区断裂目前相对稳定.结合其较低的应力积累水平,一定程度上反映出长白山天池火山区目前没有明显活动,地壳总体是稳定的.本文的研究结果可为长白山天池火山的活动性、地震地质等研究提供地应力方面的基础数据,同时也为测区地质环境安全评价提供参考依据.

在同一钻孔中水压致裂法地应力测量与套钻孔应力解除法测量成果的比较

本文叙述了在同一钻孔中水压致裂法地应力测量和套钻孔应力解除法进行对比测量，获得基本一致实测成果的两个实例。

水压致裂法地应力测量的几个问题研究

水压致裂法地应力测量技术以其测深大、一孔多用等特点成为目前进行深部地应力测量的常用方法之一。针对该方法实施及分析过程中对于钻孔岩壁上原生裂隙的鉴别和处理、岩壁裂缝处水压的计算和岩壁裂缝处水压与地应力的关系等问题进行了探讨，提出了重张压力与瞬时关闭压力的关系式，可以作为校验或确定瞬时关闭压力的一种新方法。

水压致裂法地应力测量破裂准则的探讨

本文研究了水压致裂法地应力测量的破裂准则，主张采用三轴载荷条件下的霍克和布朗破坏准则置代经典理论的最大单轴拉应力破坏准则，提出了对经典理论的修正公式，并举有实例。

基于钻孔水压致裂法的西南山区某高速公路隧道地应力测量分析

对于隧道工程,地应力场分布规律对隧道围岩稳定性有至关重要的作用。本文基于云县至昔归高速公路忙东隧道工程,通过水压致裂法对忙东隧道的地应力进行测量,并分析了地应力的分布规律。研究表明,忙东隧道场地下部主要受水平应力主导。浅部地层处垂直主应力最大、最大水平主应力次之、最小水平主应力最小,属正断型;深部地层处最大水平主应力最大、垂直主应力次之、最小水平主应力最小,属走滑型。所测量范围,洞身范围最大水平主应力为9.28 MPa,最小水平主应力为6.60 MPa。工程区岩体原位抗拉强度约为10.19MPa(取平均值),经计算,在本测点的隧道洞身附近,地应力水平为一般地应力。

新型双管水压致裂法地应力测试装置及其应用

提出一种新型双管水压致裂法地应力测试装置,管路采用C型接头的高压双层钢丝胶管。在浙江省和福建省的16条隧道中进行测试应用,取得了较好的效果。结果表明:新型双管水压致裂法地应力测试装置密封效果良好,能够分别控制封隔段和压裂段进行加压、泄压;在我国东南沿海地区,深部岩体中的天然应力场具有明显的方向性,最大水平主应力与最小水平主应力比值为0.55~0.85,侧压系数为0.72~4.83,平均值为2.16。

东秦岭东江口花岗岩体水压致裂法与AE法地应力测量对比研究

中国东部现今构造应力场的特征表现为以水平应力为主,最大主压应力方向为近EW向,而秦巴地区已有地应力测量资料显示地应力最大主压应力方向以近SN向为主。为了查明其原因,结合三峡引水工程秦巴段地壳稳定性调查评价工作,在东秦岭东江口花岗岩体内布置一口地应力综合测量孔,进行水压致裂法与AE法地应力测量对比研究。在东江口花岗岩体600m深钻中,将埋深30～596m分27段进行水压致裂法地应力测量,获得20组水平主应力有效数据和25个裂缝破裂方向数据;同时,将埋深为75～599m分11段进行AE法现今最大主应力值测量,获得11个有效数据。将上述2种方法在同一测量深度的测量结果对比后发现:在200m深度以上,2种方法所得结果相近;在200m深度以下,水压致裂法测量的最大水平主应力值比AE法测量的最大主应力值大10MPa左右,前者与邻区已有的水压致裂测量数据相比,普遍偏高,而后者与邻区同一深度的测量结果相近。造成上述结果的原因是,在200m以下岩体中存在残余古构造应力,它与现今构造应力等叠加在一起构成地应力。综合研究结果表明:残余古构造应力是秦巴地区地应力的重要组成部分,不容忽视,上述研究结果对于充分认识秦岭中新生代造山带地应力场的分布规律具有重要的理论意义;同时,还可为穿越秦岭和大巴山的生命线工程的深埋长隧道的规划和设计提供依据。

水压致裂法三维地应力测量成果计算与分析的探讨

在水压致裂法地应力测量基本原理研究的基础上,通过对测量资料进行分析整理,对目前已普遍应用的三维地应力测量方法中岩壁上破裂缝方向和资料整理的计算公式进行了深入研究,并举有实例。

水压致裂法三维地应力测量的理论探讨

本文对现有的水压致裂三维地应力测量方法进行了深入的力学分析，在此基础上提出了新的理论模型。新的理论模型采用了最小主应力破坏准则，与现有方法采用的最小切向应力破坏准则相比，更客观的表述了水压致裂过程中的力学机制。为说明该方法的工作步骤及其可行性，文中利用遗传算法反演技术，对假设的地应力状态进行了试算。试算结果表明该方法是可行的。

原生裂隙水压法三维地应力测量原理及应用

介绍了单钻孔中利用原生裂隙重张试验确定三维地应力的两种方法，即利用原生裂隙重张试验和原生裂隙重张试验与完整岩石段常规压裂试验相结合的方法。

水压致裂法三维地应力测量的实用性研究

采用最小主应力破坏准则 ,建立理论模型 ,是利用水压致裂方法进行三维地应力测量的新的研究思路和方法。本文在此理论研究的基础上 ,侧重于实际测试 ,并详细研究了岩石泊松比以及观测数据的误差对计算结果的影响 。

水平定向钻孔水压致裂地应力测量数值模拟分析

为解决水平钻孔水压致裂法在地应力测量中计算原理不明确的问题,以天山胜利隧道水平定向钻勘察项目为依托,首先构建基于原生裂隙法与多孔交汇法的水平孔围岩三维应力状态理论模型,并探讨其控制边界条件及计算方法;然后,通过与室内物理模型试验数据进行对比分析,验证理论模型的合理性;最后,构建水平孔水压致裂法地应力测量有限元模型,通过对比数值模拟、理论计算和室内试验结果,验证该有限元模型建模方法的可行性。结果表明:1)理论模型计算结果与室内物理模型试验记录数据接近,最大误差为6.8%,说明结合原生裂隙法与多孔交汇法构建的水平孔围岩应力状态理论模型可以适用于基于水平定向钻勘察的水压致裂法地应力计算;2)数值模拟结果与试验记录数据接近,最大误差为9.51%,说明采用Abaqus扩展有限元法(XFEM)结合嵌入式Cohesive单元的方法能够合理模拟真实水平孔水压致裂测量地应力的过程;3)理论模型计算结果与数值模拟结果的一致性较好,最大误差在允许范围内,验证了理论模型与有限元模拟方法的正确性、准确性和可靠性。

水压致裂法三维地应力测量及其修正和工程应用

叙述了水压致裂法三维地应力测量在水布垭枢纽中的具体应用,并对经典理论( 钻孔轴向就是地应力的一个主方向的假定) 整理的实测成果。

深圳抽水蓄能电站水压致裂法三维地应力测量和分析

由于水压致裂法地应力测量的突出优点已在国内外得到广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维应力状态。近期兴起的水压致裂法三维地应力测量,已在多个工程中得到应用。深圳抽水蓄能电站采用了3个不同方向钻孔测量法和单钻孔测量法进行了三维地应力测量,得到了很好的测量成果。其中单钻孔三维地应力测量,在近水平向和铅垂向两个钻孔中应用。三维地应力测量成果不仅得到了相应钻孔横截面上和原生裂隙面上二维应力实测值的检验,而且得到了同一位置两种不同三维地应力测量方法的相互印证,和同一个钻孔(铅垂向)中套芯应力解除法三维地应力实测值的印证。两种水压致裂法三维地应力测量成果(单钻孑L测量法包含了非铅垂向和铅垂向钻孔的两种测量法)非常一致,能够代表该测量区的地应力状态。