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。

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.

中国大陆科学钻探主孔声发射法现今地应力状态的确定

对中国大陆科学钻探主孔的岩心进行了声发射测量,确定了301～1531m深度的最大主应力。并与钻孔崩落法(深度1269～1655m)测量结果进行了对比,结果表明,声发射测量所得测值基本上落在钻孔崩落法测值的趋势线上,两种方法所得结果一致,说明测量结果可信。测量结果表明科学钻探主孔地应力大小随深度增加,在浅部301m最大主应力为13.4MPa,在深部1655m为55.2MPa。随深度的增加率为0.0279MPa/m。最大主应力方向为N54°±3.3°E,且方向不随深度变化。

荒沟蓄能电站地下厂房地应力状态与工程稳定性研究

为了解黑龙江荒沟抽水蓄能电站地下厂房区应力状态 ,在探洞内布置了 4个地应力测点 ,利用空芯包体应力计进行地应力测量。测量结果表明 :最大主应力近于水平 ,最大主应力量值为 9.6MPa ,最大主应力方向为N78°W。根据实测结果对该区应力作用特征进行了分析 ,测量结果与现今区域构造应力场相吻合。在地应力实测和岩石力学性质试验基础上 ,对地下厂房周边应力状态进行了有限元分析 ,为地下厂房轴线的选择提出了建设性意见。

深切峡谷地区地壳浅表层地应力状态变化分析

本文以三峡水库引水工程秦岭特长隧洞水压致裂地应力测量为例,在野外地质调查、室内超前预测分析、现场和室内测试等的基础上,对深切峡谷地区地壳浅表层地应力状态进行了系统分析,结果表明深切峡谷地区地壳浅表层分为应力降低区、应力增高区和原始应力区,原始应力区(即构造应力面)的深度大致等于地应力测点周围山体和沟谷之间的相对高差.

山东蓬莱近海岸的地应力状态及断层稳定性评价

为查明蓬莱近海岸的地应力状态,开展了2个钻孔(深度小于200m)的水压致裂地应力测量工作,并与长岛附近海域3个钻孔的地应力状态进行了对比,采用回归分析方法,分析了该地区地应力随深度变化的特征,结合最大剪应力与平均主应力之比(μ m)和侧压力系数( K′)探讨了研究区的断层稳定性。结果表明:蓬莱近海岸和长岛海域的地应力状态基本一致,最大水平主应力方向主要表现为北东东至东西向,这与华北的区域应力场相一致;水平应力的梯度大于环渤海圈的平均地应力梯度;研究区浅部三向主应力相对大小以 S H >S h >S v 为主,这有利于逆断层的活动;研究区 K′值和μ m值均较高,分布区间分别为:2.76~3.98和0.47~0.59;陆区断层与区域应力方向均以较大角度相交,处于稳定的状态;海域的北西西向和北东向断层与区域应力场的方向夹角较小,如果区域应力持续增强,将有利于走滑断层的活动,这与震源机制以走滑型地震为主相符。研究结果对研究区内断层稳定性的评价和重大工程的设计及施工都具有重要参考意义。

四川省大凉山腹地当前地应力状态分析

在四川省大凉山腹地深度分别为190.15 m和364.10 m的两个钻孔中进行水压致裂地应力测量,以获得当前浅部地壳应力的状态.测量结果表明,在测试段深度内,实测最大水平主应力最高值为14.68MPa,与该区域内已有近似深度地应力测量结果（20 MPa）相比,此次测值有所降低;3个主应力之间的关系为：最大水平主应力〉最小水平主应力〉垂直应力,表明大凉山地区地壳浅部构造应力场以水平应力为主导;最大水平主应力方向为北西至北西西向,与区域活动构造的性质和震源机制解得出的主压应力方向基本符合;最后,利用库伦摩擦滑动准则,讨论了当断层摩擦因数μ为0.6~1.0时,测区内主要断裂在该应力状态下的稳定性,认为测区内现今最大水平主应力值暂时没有达到使区域逆断层发生瞬间摩擦滑动的临界值.

龙门山断裂带形成过程及其地应力状态模拟

以龙门山附近区域运动特征以及深部岩体力学特性为基本条件,采用FLAC模拟软件计算模拟分析了龙门山断裂形成过程和塑性区分布的几何特征.研究结果认为:汶川—茂县断裂F1、映秀—北川断裂F2和灌县—安县断裂F3是从中部开始发育,塑性区上侧逐渐发展至地表;F1断层首先出现,以后才依次形成F2和F3断层.这些塑性区的发育方向与水平面的夹角大致呈40°左右,并出现了各自的共轭断层,与实际的龙门山断裂大致吻合,说明区域构造运动是龙门山断层产生的主因.论文还揭示了区域构造运动过程中区块内主应力的变化规律,主要分为2个阶段,一是在区块挤压初期,主应力随着区块位移量的增大而增大;二是主应力相对稳定阶段,区块岩体内的主应力保持相对稳定的状态,达到临界破坏岩体的最大最小主应力比值一般介于3.31~4.39.

在地质断层构造中地应力状态演变研究

在国内86个断块油气田近千口钻井中进行了水压致裂试验。试验结果表明,无论是在发育正断层还是发育逆断层的地层中,最小主应力均为水平应力,且其方向往往平行于断层走向。这与传统观点所认为的最小主应力方向垂直于断层走向(正断层)或最小主应力为垂直应力(逆断层)相矛盾。指出传统观点所解释的是断层开始发生时的应力状态和主应力与不同断层构造的关系,而压裂试验所测得的应力是断裂活动停止之后的应力状态。在正断层发生过程中,垂直于断层走向的水平应力(最小主应力)不断增大,直到足以阻止正断层的继续发展。因此断裂活动终止时此水平应力往往会超过平行于断层走向的水平应力(断裂发生前的中间主应力),成为中间主应力,平行于断层走向的水平应力则成为最小主应力。在逆断层发生过程中,垂直于断层走向的水平应力(最大主应力)不断减小,直到不能推动断层继续移动;平行于断层走向的水平应力在此过程中亦随之减小,且始终小于垂直于断层走向的水平应力,到断裂活动终止时必然成为最小主应力。图5参2(梁大新摘)

2015年金口河M_S5.0级地震前地应力状态及动力学背景分析

2015年金口河发生了M_S5.0级地震,为揭示地震与地应力的内在关系和动力学背景,对距震中约12km的2个钻孔的水压致裂地应力测量资料进行了分析研究,利用拜尔利准则和应力莫尔圆分析了峨边-金阳断裂带北部断层的稳定性,并结合地震活动性参数b值探讨了金口河地震发生的动力学背景。研究结果表明:在钻孔94.90~722.10 m的深度内,最大水平主应力为5.89~14.50 MPa,最小水平主应力在3.79~10.30 MPa,应力水平较低;最大水平主应力方向在N50°W^N68°W,趋于北西至北西西向,与区域构造应力场一致;YJP-1孔三向主应力的相对大小表现为有利于逆断层和走滑断层的活动,DPS-1孔三向主应力的相对大小表现为有利于正断层的活动;DPS-1孔有效应力条件下的μ_m(最大剪应力与平均应力之比)平均值为0.46,已接近断层摩擦滑动临界值下限0.51,有利于正断层的滑动;峨眉-烟峰断层弯曲构造部位应力闭锁集中区,是导致钻孔附近水平构作用较弱的主要原因。研究结果对于揭示金口河M_S5.0级地震前的动力背景具有重要意义。

滇藏铁路香格里拉—邦达段地应力状态及工程效应分析

滇藏铁路香格里拉—邦达段沿线断层发育,构造运动强烈,为提高沿线工程的稳定性,基于构造形迹、震源机制解和实测数据的多元综合分析法,对研究区主应力方向进行了分析;基于Hoek-Brown强度准则和修正的Sheorey理论,结合实测数据,对研究区岩体强度参数和主应力量值进行了估算和预测,最后对研究区的地应力场特征及其工程效应进行了分析。结果表明:香格里拉-德钦应力区的水平最大主应力方向N0°W~N40°W;芒康-邦达应力区的水平最大主应力方向为N60°E~N80°E;铁路沿线埋深1000 m处,水平最大主应力范围为24.23~37.30 MPa;埋深2000 m处,水平最大主应力范围为47.29~66.69 MPa;香格里拉-德钦应力区隧道轴线设置为N80°W~N40°E有利于围岩稳定,芒康-邦达应力区隧道轴线走向设置为N10°E~N130°E有利于围岩稳定;铁路沿线高地应力显著,埋深超过400 m就可能处于高地应力状态,硬质岩埋深超过700 m会有岩爆风险,软质岩埋深超过1400 m会有大变形风险。

宜昌地区页岩储区深部地应力状态研究

页岩气作为补充天然气资源缺口的非常规资源,在我国乃至世界能源供应中占有重要地位。本文结合中国地质调查局在宜昌地区部署的3口页岩勘探井,应用水压致裂法、ASR非弹性应变恢复法和钻孔诱发张裂缝分析法展开了针对该地区古老地层的深部地应力实测工作,得出以下认识:(1)研究区在一定深度范围内最大水平主应力,最小水平主应力,铅垂应力均随深度增加而线性增大(2)研究区水平应力差异系数随深度的增加呈近似幂指数变小,深度在1500m及以下时研究区水平应力差异系数拟合结果小于0.25。(3)研究区深部最大水平主应力方向主要以NE向50~75为主,仙女山断层和天阳坪断层呈现左旋走滑兼逆冲特征。(4)水平应力梯度和水平应力差异系数综合反映出该区深部应力积累较小,构造活动较弱,有利于页岩储层发育。

原地应力状态三维分布估算方法的发展及初步应用

日本原子能机构(Japan Atomic Energy Agency)提出了一种方法,即通过地表原地应力测量所得的有限数据精确估算任意一点的实际原地应力状态分布。我们假定实际地应力是由上覆岩层压力和板块构造力的综合作用形成的,并建立了两种模型:三维有限元模型和边界元模型,模型考虑了地质情况的不均匀性,如岩石类型的变化和断层的存在。然后,为了检验模型,我们将这个方法应用到了瑞浪市地下研究实验室(MIU)周边的一些测点的原地应力状态估算之中。

湖南某隧道原地应力状态围岩岩爆及变形分析

原地应力状态是隧道建设中岩爆预测、围岩变形分析的重要基础参数。为进行施工优化指导,基于水压致裂测量法对湖南省某隧道进行原地应力测量,并对测得的结果采用工程岩体分级判别法、Russenes法、Turchaninov法和Hoke法4种方法进行岩爆预测以及围岩变形分析。结果表明:该工程区域范围内发生围岩岩爆的可能性较小,产生围岩变形概率不大。

页岩-液体反应及其对地应力的影响

页岩地层钻完井过程中,页岩-液体反应难以避免。为研究页岩-液体反应机理及其对地应力分布的影响,选取川南地区龙马溪组页岩,开展了页岩-液体反应室内实验,明确了其反应机理及结果。在此基础上利用数值模拟技术研究了页岩-液体反应对地应力分布的影响。结果表明,页岩-液体反应将造成页岩损伤,衍生微裂缝,同时导致页岩的膨胀变形。页岩-液体反应将对应力分布状态产生影响,且影响程度与缝网复杂程度高度正相关。考虑页岩-液体反应后,压裂过程中地应力分布状态出现显著变化,并造成套管应力随页岩-液体作用时间增加,对套管变形产生影响。

长白山地区现今地应力测量结果与应力状态分析

本文通过在长白山地区不同地点进行原地测量获得了现今地应力实测值的大小和方向.为了研究长白山地区现今地应力状态,结合长白山火山监测工程的需要,我们在长白山地区进行了现场地应力测量,首次取得了该区的地应力实测数据.测量方法采用水压致裂法,测点分别布置在安图县永庆乡东清村和松江镇冰湖屯村,抚松县仙人桥镇大青川村等三个不同的构造部位,测量深度为40～95m.测量结果表明：本区现今最大水平主应力方向在天池北部以NW—NNW向为主,而在天池西部则为近EW向为主;最大水平主应力值一般为2.31～12.39 MPa,最小水平主应力值一般为1.39～7.02 MPa.与其他地区相比较,本区属中等偏高应力区.本文对研究区现今应力状态进行了初步分析,本区现今地应力状态主要受区域构造影响,同时受天池岩浆活动和地热田的影响,具有复杂性.

西藏羊八井-康马地区现今地应力测量结果与应力状态分析

本文给出了西藏羊八井-康马地区不同地点的现今地应力实测值的大小和方向．为了解青藏高原现今地应力状态，结合青藏铁路工程的需要，我们在羊八井一康马地区进行了现场地应力测量．测量方法采用压磁应力解除法，测点分别布置在羊八井、拉萨、曲水和康马等四个不同的构造部位，测量深度为11～18m．测量结果表明，本区最大水平主应力方向以NW—NNW为主，最大水平主应力值一般为3．3～10．4MPa，但在板块缝合带上的曲水测点最大水平主应力值为2．3MPa．与其他地区相比较，本区属中高应力区．而在曲水应力值属中等偏小，可能反映了板块缝合带现今处于应力释放状态，板块缝合带附近应力具有复杂性．

龙门山断裂带大邑地震空区地应力状态与地震危险性

龙门山断裂带大邑地震空区位于2008年汶川地震区和2013年芦山地震区之间,是一个长约40~60km缺少地震发生的区域.关于大邑地震空区的地震危险性以及是否存在高应力仍存在争议.为进一步从应力角度评估大邑地震空区的地震危险性,在具有发生地表破裂型地震能力并且具有高地震危险性的双石-大川断裂带两侧各布置1个钻孔(深度分别为1000和500m)进行水压致裂地应力测量工作.利用这些新数据结合Byerlee定律的稳定性分析和已有强震前的应力测量资料进行类比,结果表明,大邑地震空区双石-大川断裂带(大川镇)附近处于高地应力状态,具备了摩擦滑动的必要条件,具有发生中、强震的潜在危险性.研究结果揭示了大邑地震空区内1000m深度范围内的地应力剖面,为全面评估地震空区地震危险性提供了全新数据,这对于探索地震发生的机理与减灾具有重要意义.

地应力作用下鸭绿江断裂带活动对丹东五龙背地热温泉的影响初析

鸭绿江断裂带为郯庐断裂系的重要分支,现今构造活动强烈,沿断裂带出露温泉60余处,地热资源丰富。为查明断裂带南段五龙背地区的现今地应力状态和断层的活动性,研究断裂活动对温泉地热水体的控制作用和远期影响,采用水压致裂法对该区开展了12个测段的原位地应力测量。测量结果显示,在测段深度36.80~215.50 m范围内,最大、最小水平主应力及垂直主应力值(SH、Sh、Sv)分别为6.00~13.52 MPa、3.18~7.26 MPa和0.97~5.7 MPa,总体而言,3个主应力值呈现随深度的增加而逐渐增大的趋势,最大水平主应力方向以北东向为主;断裂带中段(198.60~207.80 m),主应力关系为SH>Sv>Sh,有利于走滑型活动,具有一定潜力的富水导水条件,断裂带上段(36.80~196.63 m)及下段(215.50 m),SH>Sh>Sv,有利于逆断层活动,热流通道纵向连续性欠佳,导水条件较差;根据现今应力场特征与断裂活动的关系推演,五龙背地区温泉水位下降可能是因为断裂在压应力作用下活动,导水系统空间受挤压逐渐缩小,其他方向径流排泄增多,导致温泉水源供给减少;基于库仑摩擦失稳理论,断裂带36.80~113.20 m深度范围内的地应力值达到了其活动需要的应力临界值下限,将来有可能发生错断活动,温泉地热水体的补给通道可能受到断裂活动的影响而发生改变。研究成果在断裂对温泉地热水体控制作用研究方面具有一定的理论意义,并积极探索了断裂带附近地应力测量在地热研究领域中的应用思路。

基于ANSYS的热应力与构造应力数值模拟分析——以川南海坝区块页岩气储层为例

随着油气勘探不断向深部延伸,储层温度逐渐升高,温度变化引起的热应力对油气储层地应力状态的影响越来越大,已经成为一个不可忽视的重要因素。以川南海坝区块五峰组—龙马溪组页岩气储层为研究对象,利用三维有限元数值模拟方法将构造应力与热应力两者耦合,探究研究区页岩气储层的地应力分布特征。结果 表明:川南海坝区块页岩气储层处于较为复杂的应力状态,断裂发育较多,在断层附近会出现应力值突变现象。整个海坝区块南北两端应力值最高,越往背斜核部、剥蚀面及东西两端埋深越浅,应力值越低。研究区热应力值约为8.3~32.5MPa,构造最大水平主应力约为-13.5~-85.5MPa,热力耦合最大水平主应力约为-5~-83MPa,构造最小水平主应力约为-3~-40MPa,热力耦合最小水平主应力约为-1~-55MPa。热力耦合后的应力值普遍低于构造应力,是由于岩体温度变化产生的拉张热应力会在一定程度上削弱构造挤压应力,使得起主导作用的构造挤压应力值有所下降。