压磁套芯解除法地应力测量技术研究进展

作者简介王建军，男，１９６４年生，工程力学硕士，副研究员，主要从事地应力测量技术、构造应力场、诱发地震及地下工程稳定性等方面的研究工作。１引言地应力测量在地学研究中具有重大的理论意义和实际意义，构造体系的分析，地震预报研究，都必须了解地壳中的应力状...

阳江抽水蓄能电站套芯解除法深钻孔三维地应力测量研究

运用深钻孔套芯解除法对阳江抽水蓄能电站进行了三维地应力测量,并将测试结果与水压致裂法进行了比较.结果表明:工程区域应力属于中等水平,最大水平主应力方向由浅至深逐渐向NWW方向偏转,2种方法的测试结果基本相同.

小孔径圆锥式孔底套芯应力解除法及试验研究

为测试地下空间原地应力状态,研发了小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的孔底应变计,并开展了室内岩样的加载、卸载实验,验证了其测试结果可靠性。首先对孔底应变套芯应力测试方法的原理进行了简要介绍;然后针对煤矿巷道、隧道硐室等地下空间小孔径钻孔情况下的原地应力的快速测量要求,研发了直径为47 mm的小孔径圆锥式孔底应变计,并研制了配套的圆锥形钻头;最后开展了室内真三轴试验机加载和卸载实验,依据我国主要地区的应力比情况,设计了24种加载、卸载工况的实验,并对实验结果进行了分析处理。实验研究表明:研制的小孔径圆锥式孔底应变计可以方便的实现孔底安装与黏接;应用该应变计和多通道数字应变仪可以连续记录到加、卸载过程中的应变变化;依据记录的加载、卸载稳定阶段应变值,结合圆锥式孔底套芯应力解除测试方法的原理,采用MATLAB程序开展最小二乘求解可以反演得到施加的应力量值;通过室内12组不同应力比的加、卸载实验,得到24组应力反演结果,其相对误差绝对值均在50%以内,平均相对误差(绝对值)在18%以内,其中,S_(1)平均相对误差(绝对值)在17%左右,S_(2)平均相对误差(绝对值)在18%左右。通过实验研究,验证了该方法的可行性,为小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的应用与推广提供了理论及室内实验支撑。

单钻孔中水压致裂法三维地应力测量的新进展

由于测量深度深和其他突出优点,水压致裂法地应力测量已被国内外广泛应用,但以往只能测量钻孔横截面上的二维地应力状态。长江科学院在国内率先提出在3个不同方向钻孔中和单钻孔中进行三维地应力测量的原理和方法,扩大其应用范围,并已在工程中得到广泛应用。近期,长江科学院又提出新的单钻孔水压致裂法三维地应力测量原理,只需选择2个或2个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,或者在完整岩体段常规压裂试验的同时,选择1个或1个以上原生裂隙段进行重张试验的测量,就可确定岩体的三维地应力状态,并且可以应用到深钻孔的测量中,在工程上有广泛的应用前景。对该测量方法资料整理的计算公式严格进行推导,在实例中,三维地应力测量的测量成果,不仅得到水压致裂法钻孔横截面上实测的二维应力状态的检验,还得到同一钻孔对应深度的套芯应力解除法实测的三维地应力状态的印证。

某矿山深部地应力特征及岩体稳定性分析

矿山开采过程中巷道和采场的变形破坏是地应力、地质构造和岩体强度等多因素综合作用的结果,地应力是其中重要影响因素之一,研究原岩应力测量结果有助于全面地认识和了解整个工程区地应力分布情况,为工程设计和矿山开采提供依据。本文采用套芯解除法对某矿埋深600 m以深的2个中段进行了地应力测量,结果表明:应力场主要以水平应力为主导,最大水平主应力值为14.25~20.17 MPa;中间主应力值为8.34~11.35 MPa;最小主应力值为5.67~8.68 MPa,为竖直应力。测区最大主应力方向NNE~NEE,各测段最大主应力与最小主应力的相差较大,其比值平均在2.54左右,造成剪应力值相对较大。通过R c/σmax评价岩体稳定性,-258 m中段,英安斑岩、闪长岩、石英斑岩围岩属于低应力,无岩爆;绢云母千枚岩围岩大变形等级轻微。-378 m中段,英安斑岩、石英斑岩围岩为高应力,有岩爆倾向;闪长岩围岩属于低应力,无岩爆;绢云母千枚岩围岩大变形等级轻微。

王洼矿区软岩巷道围岩地质力学性能评价

王洼矿区泥质软岩巷道围岩易水化膨胀、短期内碎胀扩容、蠕变变形持续时间长、全断面来压,巷道内架设普通的刚性支护后普遍出现破坏。因此,选取典型巷道开展该矿区软岩巷道围岩地质力学性能评价,全面掌握该矿区地应力大小和方向。结果表明:该地区属于中低应力地区;该矿地应力测点经统计最大水平应力、最小水平应力均小于最大垂直应力;地应力对该矿区开采活动的影响不大,巷道变形受地应力的影响也不大;下一步需重点考虑巷道围岩矿物成份及其膨胀特性,以及围岩松动破坏范围。

巨野煤田龙固矿地应力测量与分析

为了掌握巨野煤田龙固矿区地应力状态,采用套芯应力解除法和室内声发射法(AE法)对山东巨野煤田龙固矿进行了8个点的地应力测量。通过实测与分析,对地应力状态随深度的变化取得了一定规律性认识。两种测量方法相互印证,其结果显示地应力状态变化的一致性,证实地应力场以水平构造应力为主,最大水平主应力方向为近北西-南东向。分析结果可指导深部巷道围岩稳定性分析、预测矿井动力现象及支护形式、支护参数的确定。

深井开采地应力测试研究及应用

根据大强煤矿矿井工程地质条件进行了地应力测试方法选择及地应力方案设计,得出了原岩地应力数据,分析了矿区地应力特征及其对巷道的影响,对后期施工提供了可靠有效的施工依据,也对类似地质条件矿井的地应力测试,提供一定的指导意义。

基于钻孔变形法的无线地应力测量系统及测试分析

随着电子技术的发展,各种不同的地应力测试设备也在逐渐往无线测量方向发展。设计基于钻孔变形法原理的无线地应力测量变形计,研发具备自动测量及采集数据的数字集成系统,并详细介绍该变形计的组成结构、测试原理、测量方法及标定验证。利用卡尔逊变形计标定台对变形计的钢环应变传感器进行标定,得到每个钢环变形时电压信号与钢环变形的Q值关系,结果显示,测量时钢环电压变化与钢环变形之间有良好的线性重复关系,单个钢环的分辨率可达0.025μm,测量精度提高约3倍;用铝质立方体及花岗岩试样进行探头整体标定试验,结果显示,变形计测量误差小于5%,绝对误差小于0.6 MPa,说明变形计测量结果测量准确,可以满足现场使用要求。地应力测量变形计的无线设计为深孔地应力的测量提供一条新途径,并且可以实现对套芯应力解除全过程中测量数据的连续读取,克服人工测读仅获得有限离散数据而导致测试精度不足的缺陷。