利用震源机制解对中国西南及邻区进行应力分区的初步研究

将滑动方向拟合法引入应力分区的研究中， 以地震震源机制解反演出的断层面上剪应力的方向和相对大小作为判定条件， 对一地区的地震震源机制解进行逐一筛选， 确定受各个不同构造应力场控制的地震， 然后再根据地震的震中分布划分应力分区， 我们称之为逐次收敛法． 通过对２９７ 个地震震源机制解的反演分析， 认为中国西南及邻区可分为５ 个应力分区，并计算出５ 个应力分区相应的３ 个主应力的方向和应力形因子Φ的大小．

基于应力分区的二元渗流边坡稳定性分析

针对目前水力学分析模型没有同时考虑低应力水平和水力作用的叠加效应对二元边坡稳定性的影响,而导致边坡工程设计时的安全系数取得不足,在降雨且不同后缘张拉裂隙充水高度和沿基覆界面入渗深度时,采用应力分区强度计算方法,推导了二元边坡水力学分析的表达式,并进行了实例计算。计算结果表明:裂隙面静水压力和基覆面扬压力对边坡稳定性的影响较大。在低应力水平和水力作用的叠加效应影响下,边坡稳定系数可降低31.8%。若不考虑应力分区强度参数的影响,二元渗流边坡的稳定性将被高估。

峻德煤矿构造应力分区及对矿井冲击地压影响研究

冲击地压是煤矿开采最为严重的动力灾害之一,已成为亟待攻克的世界性难题。冲击地压的发生是自然地质动力条件和开采工程扰动条件共同作用的结果。冲击地压产生的动力机制是在工程区域的煤岩体中有能量的存在,其动力学基础是能量的积聚。自然地质动力条件下的煤岩体内的能量积聚与构造活动、应力场变化有关。依据地质动力区划Ⅴ级断块图,建立了峻德煤矿岩体应力计算模型,对峻德煤矿17煤层进行岩体应力分析计算,分析了17煤层不同构造应力区对矿井冲击地压的影响。

基于中国西部构造应力分区的川藏铁路沿线地应力的状态分析与预估

基于中国西部构造应力分区和地质力学迹线分析方法,利用Anderson断层力学理论分析工程区可能的主应力方向,并结合地应力数据,分析新建川藏铁路沿线的地应力场方向。基于Hoek-Brown强度理论估算工程区范围内的岩体强度,利用修正Sheorey模型对川藏铁路沿线深埋区域的地应力值进行预测分析,综合分析评价新建川藏铁路沿线地应力状态及可能导致的高地应力现象。研究结果表明,新建川藏铁路沿线区域最大水平主应力优势方向为NE向,但在东构造结附近和青藏高原东北边缘应力区,应力场方向较为复杂多变,其中东构造结区域最大水平主应力优势方向为NNW^NEE向,东构造结以东,最大主应力方向范围较大,优势方位范围20°~140°。地应力预测结果显示,考虑岩性差别,川藏铁路沿线埋深1000 m左右时,最大、最小水平应力量值范围分别为26.19~38.41和13.88~21.81 MPa;埋深2500 m左右时,最大、最小水平应力量值范围分别为66.44~86.48和35.02~49.11 MPa。高地应力情况下,埋深超过1000 m时,硬质岩可能存在岩爆风险,软岩可能发生严重的大变形现象。基于中国西部构造应力分区,利用地质力学迹线分析、Anderson理论和修正Sheorey模型等方法,结合有限的实测资料,可以较好地解决线状工程的工程区应力场状态及应力量值预测问题。

川滇地区现代构造应力场分区及动力学意义

利用震源机制解确定应力分区的逐次收敛法,并结合水压致裂原地应力测量结果和断层滑动反演资料,对川滇地区应力分区进行了较为详细的厘定.结果表明,2条北北西向近似平行的应力转换带将川滇地区分成3个应力区,2条应力转换带之间形成的川滇应力区的最大主应力σ1方位正好也是北北西向.川滇应力区东边界(东边的应力转换带)基本上与川滇菱形块体的东边界相吻合;川滇应力区西边界(西边的应力转换带)与川滇菱形块体的西边界并不完全一致,西边的应力转换带的北段基本沿金沙江断裂带,与川滇菱形块体的西边界相一致,往南应力转换带并没有继续沿着川滇菱形块体的西南边界红河断裂带,与东边的应力转换带形成交会,而是延续北北西走向,应力转换带的南段与营盘山断裂带相重合.认为,在印度板块北移,青藏高原东侧物质南东向侧移,以及华南块体强烈阻挡的共同作用下,川滇地区构造应力场格局并不完全受已有构造的控制,而很有可能形成新的应力转换带.

基于实测数据的长隧道地应力分布影响因素研究

地应力分布特征是开展长隧道动态优化设计与施工的主要影响因素,也是判断与预防岩爆、大变形等隧道灾害的重要依据。为了研究某长隧道区域地应力分布的影响规律,以17个现场水压致裂钻孔、164个测点的地应力测试数据为基础,采用高程、岩性、结构面、沟谷地形分区方法分析了长隧道区域的地应力分布特征。通过对比分析不同分区下长隧道围岩应力拟合值与实测值的差异,认为根据地质特征对长隧道区域钻孔测试数据进行合理分区是准确拟合围岩地应力分布特征的关键。结果表明:在岩性分界面两侧地应力呈现不同分布规律,沟谷地形对应力分布规律影响显著,而高程和小节理对应力分布的影响较小;岩性分区的线性拟合方法适用于非沟谷地形区域的地应力分布规律分析,相较于按整体或单因素的分区方法得到的地应力分布,采用线性和曲线相结合的沟谷分区方法推算的隧道围岩应力分布具有较高的精度;由于沟谷地形在一定埋深区域存在高应力区,即便采用线性和曲线拟合方法也难以准确模拟其真实的应力分布特征,需进一步开展针对性的研究。

腰1椎体应力的有限元分析及分区

目的:利用有限元分析法研究在不同等级载荷及不同运动状态下腰1(L1)椎体皮质骨及松质骨的应力分布情况,并建立应力分区。方法:选取1例志愿者行胸腰段CT平扫,获取CT原始数据以DICOM导入Mimics、Geomagic、SoliderWorks、HyperMesh、Abaqus等有限元软件,构建正常胸腰段椎体(T11~L2)模型,在T11椎体上缘均匀施加力学载荷,将在载荷500N、弯矩7.5N·m下产生的所有运动状态称为α组,载荷600N、弯矩7.5N·m下产生的所有运动状态称为β组,载荷700N、弯矩7.5N·m下产生的所有运动状态称为γ组。选取L1椎体,从矢状面观正中分割分为上下两部分,上半部分标记为A区,下半部分标记为B区;从椎体正中央至椎体边缘呈同心圆均匀划分6段,上下各构成三维圆弧柱形6部分,从外缘到中央依次标记为1、2、3、4、5、6区,构成A1、A2、A3、A4、A5、A6、B1、B2、B3、B4、B5、B6区域共12部分;分别在α、β、γ三组中均匀采集上述12区域内皮质骨及松质骨应力数据,对皮质骨及松质骨相邻区域内应力值进行两两配对t检验,将差异具有统计学意义的两相邻区域独立成区,将差异无统计学意义的两相邻区域进行合并成区,得到最终应力分区。结果:在α组中,A1区域皮质骨和松质骨的平均应力与A2区域比较差异均具有统计学意义;A2区域与A3区域比较差异无统计学意义;A3区域与A4区域比较差异具有统计学意义;A4区域、A5区域、A6区域三者之间两两比较差异均无统计学意义;B区域规律同A区域。在β组中,皮质骨中A区域及B区域应力均满足α组中统计学意义规律,松质骨中A4区域与A5区域、B4区域与B5区域两两比较差异具有统计学意义,其规律与α组一致。在γ组中,皮质骨及松质骨A4区域与A5区域、B4区域与B5区域应力两两比较差异具有统计学意义,其余与α组规律相同。根据统计学规律,将L1椎体分为A1(AⅠ)、A23(AⅡ)、A456(AⅢ)、B1(BⅠ)、B23(BⅡ)、B456(BⅢ)六个区域,其中AⅡ区域应力分布最为集中,称之为核心应力区,AⅠ、BⅠ、BⅡ应力分布次之,称之为主要应力区,AⅢ、BⅢ应力分布最少,称之为次要应力区。结论:L1椎体应力分布较为固定且呈现一定规律性,其中核心应力区、主要应力区和次要应力区承受应力依次减弱,有助于临床骨折类型预判和评估。

川滇地区活动块体划分与现代构造应力场分区研究综述

总结了30多年来川滇地区活动块体划分与现代构造应力场分区的主要研究认识,对二者之间的联系进行了初步讨论。对于川滇地区活动块体的划分,不同学者给出的宏观格局基本一致,但对其中一些次级块体的划分和边界断裂存在不同的认识。学者们对川滇地区现代构造应力场整体特征的认识较为一致,但对应力场的具体划分存在不同看法。川滇地区活动块体的划分格局基本确定了现代构造应力场的分区,但二者并不完全一致。开展这两方面的深入研究,对进一步认识川滇地区构造变形特征具有重要意义。

三峡及邻区新构造期以来应力场分区研究

利用地形变测量、震源机制和钻孔应力测量等资料,综合研究了三峡及邻区的构造应力场。结果表明,研究区在大区域近东西向构造应力场作用下,新构造期-现代构造应力场的作用方向具有明显的分区性,即北区呈近北西西向挤压;西区呈北西向挤压;东区呈北东向挤压。

卸压钻孔应力场分区及长度优化设计

利用极坐标和直角坐标系建立卸压钻孔力学模型,分析了巷道侧向支承压力与卸压钻孔周围煤体应力之间的联系,得到巷帮煤体的卸载应力及卸压系数;根据卸压前后巷帮煤体的应力状态,将卸压钻孔应力场划分为4个应力区,分别为塑—塑性区、弹—塑性区、塑—弹性区和弹—弹性区,卸压作用主要在塑—弹性区和弹—弹性区;结合卸压前巷帮煤体的应力场分区,分析了卸压钻孔的最优长度,指出钻孔长度应根据卸压前巷道侧向支承压力分布进行设计;施工卸压钻孔后,卸载应力呈中间高两边低的规律,而在未施工钻孔的区域,煤体应力保持不变。采用数值模拟的方法,对比研究了薛湖煤矿不同长度钻孔的卸压效果,得到最优钻孔长度为20 m左右。

高速列车底板铆钉结构的分区应力解算与气动疲劳评估

高速列车运行产生强交变气动载荷,会导致列车铆钉、螺栓等连接结构件疲劳失效,该文针对高速列车底板铆钉结构的气动疲劳问题,提出底板/铆钉/骨架梁耦合分区气动加载的应力有限元解算模型;采用双向同步导压的差压测量方法,获得了武汉-广州交路的底板结构气动载荷谱,采用雨流计数与累积损伤准则对铆钉结构进行疲劳损伤评估。结果显示,当高速列车运行里程达设计寿命1200万千米时,铆钉结构的疲劳损伤为0.83,其安全系数仅为1.2,应加强对铆钉结构件的检修维护,同时从规格选取、初始拉铆设计和骨架梁-铆钉布置优化出发,提升铆钉强度、降低初始应力、平滑集中应力,以提升铆钉结构的服役性能,确保行车安全。

多标号混凝土重力坝分区应力计算

混凝土实体重力坝，从经济和施工等方面考虑，往往在坝体外部用高标号混凝土，内部用低标号混凝土。在外部高标号的部位也视不同情况，采用两种不同的高标号混凝土。但是计算各标号区的坝体应力目前尚无精确而简单的计算法。本文介绍用常用的重力法确定实体坝三种不同标号部位的应力。这种方法也可应用坝体外壳是两种标号的常规混凝土，内部是碾压混凝土实体坝的应力分析。文内还列举了１００ｍ高，三种标号实体坝的算例。

红一煤矿井田岩体应力分析及对首采工作面矿压显现影响

为了分析红一煤矿4煤层岩体应力空间分布特征及其与矿压显现的关系,利用地质动力区划方法对井田范围内的活动断裂进行识别和划分,以所划分的活动断块为构架,通过岩体应力状态分析系统计算确定了井田岩体应力状态,划定了不同的4个应力分区,并且明确了不同应力分区的微震及对矿压显现的影响。根据现场采集的各类矿压监测数据,与岩体应力分析结果进行对比分析,确定了矿压显现与岩体应力的耦合关系,确定井田矿压显现主要受到由活动断裂产生的高应力控制。研究结果可为红一煤矿矿压显现预测及其控制提供指导。

井下断层活动的定量监测及其对冲击地压的影响研究

为建立断层活动与冲击地压之间的定量关系,实现煤矿冲击地压有效防控。通过理论分析义马矿区地质构造环境,以及耿村煤矿13200工作面与断层影响带的相对位置关系,研究了断裂构造对冲击地压的宏观控制作用。计算了井田构造应力并进行了构造应力区划分,分析了构造应力分区对冲击地压的控制作用。提出了井下断层活动性的定量监测方法,构建了“震源区煤岩体与动力核区尺度等量,震源能量随传递距离逐渐衰减”的模型,建立了大能量微震事件与断层活动的关系,确定了断层活动性对冲击地压的影响。研究结果表明:义马煤田内相对复杂的逆冲推覆构造体系,构成了义马矿区冲击地压的地质构造背景条件。F_(16)断层的影响带范围为7000~7600 m,13200工作面全部处于F_(16)断层的影响带内,在开采活动的影响下进一步增大了冲击地压的发生危险。Ⅰ-2断裂、Ⅲ-4断裂和Ⅳ-7断裂等控制的区域是冲击地压和大能量微震事件显现的主要区域,且冲击地压和大能量微震事件大多位于应力梯度区范围内。在大能量微震事件孕育和发生期间,F_(16)断层位移分别增长50 mm和45 mm;大能量微震事件发生前,断层活动拉力的增幅均相对最高,分别为2.58 kN和2.93 kN,断层位移量的快速增加和较高的应力增幅构成了大能量微震事件的主要能量来源。表明大能量微震事件和冲击地压的发生均与断层的活动联系紧密。井下断层的实际定量监测方法可以广泛应用于矿井冲击地压预测与防控的指导工作中。

中国大陆地壳应力环境基础数据库

本文介绍了国际上有关地应力环境研究与数据库建设的相关情况;重点阐述了“中国大陆地壳应力环境基础数据库”的构成,包括基本数据类型、数据来源以及数据覆盖范围等基本情况;阐述了本数据库管理系统的基本设计思想、主要功能及其特色;扼要介绍了以数据库资料为基础开展了中国大陆构造应力分区以及应力场的数值模拟研究成果.

青藏高原东部及邻区地震断层面上的潮汐应力触发效应

根据已发布震源机制解目录(哈佛大学CMT),将青藏高原东部及邻区划分为5个构造应力场分区,并对各分区的地震逐个计算其发震断层面上的固体潮汐正应力、剪应力、库仑破裂应力及相位角,分析潮汐应力分量对不同类型发震断层的作用效果及其随深度变化特征.基于库仑破裂应力判断准则,研究潮汐应力对各种类型地震的触发作用;基于Schuster检验方法,统计分析潮汐应力对各个震级档、不同构造类型地震的影响.综合运用上述两种分析方法,探讨潮汐应力对不同震级地震以及处于不同构造块体、发震断层、震源深度地震的触发机制.结果表明,潮汐应力对印度块体和拉萨块体的正断和逆断型地震,滇缅泰块体、印支块体和松潘一甘孜块体的走滑和斜滑型地震,川滇菱形块体的斜滑型地震均存在不同程度的触发效应,且触发效应的强弱依赖于震源深度、震级大小、发震断层类型及其所处区域构造应力场.

锦屏复杂结构谷坡应力场反演模拟与特征分析

在野外实际地质条件调查的基础上,分析整理前人对锦屏有关地应力场的实测数据、模拟计算成果,研究多种地应力反演模拟手段,结合此次应力场的模拟目的,对锦屏一级水电站的地应力场进行更为细致、全面地反演计算。以II1勘探剖面为研究对象,对其进行细致概化,形成具有复杂结构的概念模型。同时,对河流下切历史进行分析,根据各阶地的下切速度和发育时间,设计岸坡线和风化线的演化过程。通过分析锦屏构造特征、地应力数据及前人的研究成果,经多次试算后确定,在VI级阶地重力场模型上,同时施加12 MPa和8 MPa的均布应力在两个垂直边界上,所得到的拟合结果最佳。对比分析模拟结果与实测地应力数据后认为,谷底应力包的量值和分布范围都有着较高精度的拟合,与前人的计算成果也有着较大的相似性。分析锦屏现今河谷地应力场特征认为,左右岸应力非对称分布,左岸受倾坡外断层、黄斑岩脉影响,应力分布情况比右岸复杂,其应力分异强烈带、卸荷范围均比右岸深。

四川“Y字形”断裂交汇部应力场反演分析

以四川地区地应力实测资料为基础，采用地质过程数值模拟的三维有限元数值分析方法，对四川省“Y 字形”断裂交汇部区域应力场进行反演分析，得到四川省“Y 字形”断裂交汇部周围地区不同埋深的地应力分布情况及数值大小。区域最大水平主应力总体为 NW 向，但中部、东北侧部分区域有 NE 向出现。本区内埋深500 m 最大水平应力为12．5～15 MPa，1000 m 最大水平应力为26～30 MPa，1500 m 最大水平应力为38～44 MPa，2000 m 最大水平应力为50～57．5 MPa。同时，在前人对四川省地应力3个大区分区的基础上，根据反演得到的区域地应力大小及方向，又将“Y 字形”区域各分为2～3个亚区，为该区域其他公路、铁路以及隧道工程的选线提供了参考资料。

大倾角大采高工作面煤壁应力分布及变形特征研究

大倾角大采高工作面煤壁力学环境复杂,煤壁极易失稳,为更好防控煤壁失稳,亟待弄清工作面煤壁力学、形变特征。采用现场实测、数值计算、理论分析等方法对25221大倾角大采高工作面煤壁力学、形变特征进行分析。结果表明：超前支承压力在空间上以非对称拱壳形态作用于大倾角煤壁,在工作面走向以曲线形式逐渐降低;非均匀性超前支承压力使煤体发生非对称形变,水平位移量在工作面前方约0-13m范围内表现为中部〉下部〉上部,13m后则表现为中部〉上部〉下部,垂直位移在0-14.48m范围内表现为下部〉上部〉中部,14.48m之后位移量表现为中部〉下部〉上部,中部位移变形量最大,则中部区域煤壁失稳几率最大;采高增大,超前支承压力集中程度,煤体形变、位移量及大变形范围都会增大。

中国大陆现代构造应力场与强震活动

依据应力性状和力源特征,中国大陆现代构造应力场可划分为四级应力区。它们分别是2个一级应力区、4个二级应力区、5个三级应力区和26个四级应力区。通过分析中国大陆现代构造应力分区与强震活动之间的关系,初步获得以下结论:①构造应力作用强烈和复杂的地区是强震频发的地区;②应力区边界是强震集中发生的地带;③应力方向、应力结构类型或强度的变化地区通常也是强震发生的地带;④均匀区域应力场背景上的局部应力变化区是强震活动相对集中的地区;⑤活动断裂带上构造应力类型变化的部位是易发生强震的地点。