GPS地形变测量和Kaiser效应法地应力测量在云南昆明—玉溪地区及邻区大震跟踪应用研究

2000—2001年川滇地区有大震震情趋势,应用GPS地形变测量(G),Kaiser效应法地应力测量(K)技术,采用GK联合并网方法,同步监测云南昆明—玉溪地区及邻区地形变场、地应力场;依托本构定律及岩石学组合判据,进行发震应力条件、发震几率、震级大小的分析研究;得出云南地区3～5年内不具备发生MS≥7.0大震的发震应力条件;同时划出滇东北形变高值区,10年左右有可能发生MS6.0～7.0地震。

基于声发射Kaiser效应的地应力测量研究

对地应力的准确分析和把握是采矿工程设计合理性的先决条件,因此在巷道设计、采场布置、采矿方法的选用、采场结构参数和开采顺序的确定,围岩支护加固方式的选用以及地压控制措施的制定等方面都需要考虑地应力的影响。基于岩石的Kaiser效应,介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试原岩应力场的原理及测试技术,通过加工6个特殊方向的岩石试件,进行了声发射试验,得到了各个方向的正应力值,并由此计算出了测点的3个主应力值及方向,其结果对于该矿区的采矿工程布置具有重要的意义。

声发射测量地应力方法中Kaiser点确定方法的优选与分析

准确确定Kaiser点是研究声发射测量地应力的关键。通过对模拟岩心的水泥块进行单轴受压破坏过程的声发射试验,得到了试件在试验过程中的应力-应变曲线、应力、声发射强度、声发射累积数与时间的关系图。分别对试样用突变点法、最大曲率法、双切线法、重加载法(抹录不尽现象、两次加载相减法)、多方面综合判定法以及声发射强度信号的统计分析法进行了分析。从不同的方面认识了试样的Kaiser点的特性,总结并分析了确定Kaiser点的方法以及各自的适应性,并进行了优选。研究表明,试验确定了试样的物理特性,各种方法都能从不同角度和机理上解释Kaiser点现象,综合判定法能相对更加全面、准确地确定Kaiser点。

声发射测量地应力综合分析方法与实验验证

通过岩石声发射试验测量地应力需要确定声发射某个参数或参数累计的试验曲线的拐点,即Kaiser效应点,针对作图法难以精确确定试验曲线拐点的难题,提出了声发射试验测量地应力的一种综合分析方法,即首先通过作图法求取试验曲线的拐点作为近似的Kaiser效应点,其次采用G-P算法计算声发射能量关联分形维数,将近似的Kaiser效应点邻近的能量关联分形维数最小点确定为最终Kaiser效应点,对应的应力值即为试验中试件加载方向的原岩应力值。为了验证该综合方法的有效性,进行了现场套孔应力解除试验,得到了试件加载方向的实测应力值,共进行了11个试件的岩石声发射试验,试验结果表明:综合分析方法得到的地应力值精度明显高于作图法,可作为岩石声发射测量地应力试验的一种新的分析方法。

深层地应力测量新方法

实验研究了深部地层岩芯的声波速度各向异性及在恢复加载条件下的声发射Kaiser效应,提出了一种简便的深部地层地应力测量新方法。全尺寸岩芯被钻取后,其应力卸载的各向异性导致声波速度各向异性,利用这一原理可确定水平最大、最小地应力的相对位置,对上述位置岩芯进行取样,进行围压下的声发射Kaiser实验,就可测量出水平主地应力大小。该方法一则解决了一直困扰Kaiser实验的对岩芯完整性高标准要求的问题,二则完善了超深井地层的地应力测试方法,同时,为超深井水力压裂设计和维持井壁稳定的安全泥浆密度确定提供了最重要的参数。

岩石Kaiser效应测地应力原理中的若干问题研究

该文通过对几种不同类型岩石的实验研究,提出了关于在围压条件下影响岩石Kaiser效应的若干问题,分析了它们的声发射特征,为深部地应力测量提供了一种新的解决方法。

岩石声发射的Kaiser效应及其在地应力场测试中的应用

介绍了一种利用岩石声发射Kaiser效应测定地应力场中三向应力分布的方法 ,并以此法对某地区地应力场进行了测试 ,将所得结果与现场位移反分析法所得结果进行了对比 。

AE法地应力测量技术在金属矿山中的应用

对黄沙坪铅锌矿的钻孔岩芯在刚性压力机上进行了室内AE试验 ,试验所用的AE传感器频率范围为 10 0～ 10 0 0Hz。试验证实灰岩试样具有明显的Kaiser效应 ,且在循环加卸载条件下 ,能有效地消除试样存放时间对Kaiser效应的影响 ,所测垂直方向的原岩应力大小与测点处的自重应力非常吻合。

声发射法地应力测量在大柳行金矿的应用

声发射法测定地应力因测试工作量小、成本低而广泛应用于矿山地应力测量中。大柳行金矿奄口矿区随着开采深度不断加深,地压显现明显,测量原岩地应力,研究地应力场的分布规律可指导深井开采。通过对60个试件进行声发射加载试验,测得了5个不同深度测点岩体的主应力大小和最大水平主应力方向,最大水平主应力随埋深的增加而增大,不同深度最大水平主应力的方位一致性较好;垂直主应力值约为自重应力值的2倍。测试结果可为矿山工程开采设计和施工提供必要的参考依据。

深层地应力地理方位确定的新方法

地应力地理方位是合理井网布置、水力压裂设计、复杂结构井定向方位优选及安全钻井液密度窗口确定的重要基础参数。针对室内地应力测试方法对非定向岩芯无法确定水平地应力地理方位的难题,利用深部地层岩芯的黏滞剩磁分量标定岩芯的地理方位;同时对标定岩芯开展围压下的声发射Kaiser试验,测量出水平地应力大小和相对方位;最终确定出最大、最小地应力的地理方位。该方法解决Kaiser试验地应力地理方位无法确定的难题,完善深层地应力测试方法,可为钻井工程和油田增产措施优化设计提供基础的数据。

矿井深部三维地应力场测量与特征分析

针对姚桥煤矿-800 m水平深部巷道破坏严重,采用岩石Kaiser效应测量方法,对该矿进行了地应力场测量。通过在定向岩心6个特殊方向取样,经声发射试验得到了各方向的单个应力,经计算得出了原岩主应力的大小及方向等参数。结果表明:-800 m水平最大主应力为19.00 MPa,属中高应力区,存在一定的构造应力。经-650 m水平与-850 m水平测量结果比较,得到了姚桥煤矿以-800 m为界,上部岩层主要受构造应力控制,-800 m以下以自重应力为主。

空心包体应力解除法与声发射法在岩爆危害隧道地应力测定中的对比应用

在具有岩爆危害的深埋特长隧道施工中,地应力的准确测量及研究对隧道围岩稳定性及岩爆分析起着重要作用。文章详细介绍了空心包体应力计地应力测量技术的原理、计算方法和实施过程,尤其对现场实际测量过程中普遍存在的问题进行了详细说明,并对钻孔和安装设备进行了改良,有效提高了测量效率和避免了设备损失。通过空心包体应力解除法和声发射法两种方式对米仓山隧道围岩地应力进行测试对比,结果表明,两种测试结果大小和方向接近,其结果准确可信,可为隧道围岩稳定性和岩爆分析提供重要的数据。

岩石Kaiser效应方向独立性的研究现状及进展

岩石声发射Kaiser效应测量地应力方法具有经济、简便、可大量测试的优点,吸引国内外学者广泛的注意,并进行了大量的研究。然而,由于岩石Kaiser效应的复杂性,还存在一些基础理论问题尚未解决,引起对部分Kaiser效应研究成果的争论。本文简要介绍了Kai-ser效应测量地应力的基本原理,指出声发射Kaiser效应存在方向独立性问题,综述了国内外学者研究Kaiser效应方向独立性的不同成果:有学者研究表明,单轴压缩下,当θ小于10°时可以观察到Kaiser效应,当θ大于10°时则观察不到Kaiser效应;另外一些研究者却认为,Kai-ser效应的存在与否,与两次加载间的夹角无关。在此基础之上探讨了Kaiser效应存在方向性对岩石Kaiser效应测量地应力的影响,并提出需要加强进一步的研究。

二郎山公路隧道地应力测试研究

通过对2组钻孔应力解除法地应力的测试和6组Kaiser效应地应力的测试,查明了二郎山深埋特长公路隧道工程岩体内地应力的总体状态为潜在走滑型,隧道中部测得的地应力量级普遍较高,最大主应力高达35.3MPa,因而,施工过程中须高度重视其高地应力与岩爆问题。

低应力区岩石变形记忆效应形成机制及失忆性

地应力信息储存于开挖后的岩石中,变形率变化法(DRA)是基于岩石变形记忆效应测量地应力的方法,正确的机制是认识变形记忆效应与推广、改进DRA法的基础。传统推测的机制并不能解释低应力区存在变形记忆效应及失忆性等现象。首先进行火山沉积岩试样的物理试验,证明低应力区仍然存在变形记忆效应,记忆信息可同时采用侧向应变及轴向应变测量,两者精度一致。提出在低应力区,岩石变形记忆效应机制为微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动。基于此机制,采用弹性元件、黏性元件和圣维南体构建相应的轴对称理论基本单元模型及多接触面理论模型。进行不同放置时间下的单轴循环压缩试验。结果表明,由轴对称理论模型可以得到低应力区岩石变形记忆效应、侧向DRA曲线与轴向DRA曲线准确度一致且在记忆信息处向上弯曲等、并对失忆性现象进行了初探。理论模型与物理试验结果一致,由此证明微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动可以得到低应力区岩石变形记忆效应。同时,理论模型及物理试验结果为提高DRA法的测量准确度提供了依据。

木城涧煤矿3槽围岩地应力测试研究

地应力是造成巷道围岩变形破坏的主要因素之一。针对木城涧煤矿3槽煤层出现的矿压异常现象,采用空芯包体应力解除法测试所选测点的地应力,得到测点处主应力各分量的大小及方向,并利用岩石声发射Kaiser效应对岩芯进行声发射测试验证,得到3个主应力的大小及方向,实验研究与地应力实测结果相吻合。

邵怀高速雪峰山隧道初始地应力场研究

雪峰山隧道为深埋隧道,初始地应力场对围岩变形特性具有重要的控制作用。运用水压致裂法测试、室内Kaiser效应测试和有限元数值模拟等3种方法,对雪峰山隧道初始地应力场进行了研究,并对雪峰山隧道的初始地应力场作出了较准确的判断,为隧道的设计与施工提供了可靠的依据。对3种方法进行了对比分析。

黄岩气田地应力分布规律研究

在钻井工程中准确掌握油气富集区域地应力的分布规律,对于确定安全泥浆密度窗口、减少阻卡、憋泵、漏失、垮塌和保持井壁稳定等都具有重要作用。采用凯塞尔效应法对黄岩气田地应力分布规律进行了研究。结果表明,黄岩油气田各地层相关地应力大小关系为:上覆岩层压力>最大水平主地应力>最小水平主地应力,且随着井深的增加,地应力值也相应增大;井壁崩落椭圆长轴方向与最大水平主地应力方向垂直,最大水平主地应力方向为N87.32°E～N93.17°E。

寿阳区块地应力场规律

为了研究山西省沁水煤田阳泉矿区寿阳区块15~#煤层顶板的地应力场分布规律,从而有效指导压裂方案设计,在前期地质勘探工作的基础上,建立宏观地质模型;运用综合判定法处理Kaiser声发射测试结果,并结合古地磁实验,测定取样处主应力方向;基于边界荷载反分析法,运用数值拟合及线性回归方法,使用ABAQUS有限元软件反演得出寿阳区块地应力场的分布。研究结果表明:寿阳区块15#煤层顶板最大地应力在11~15 MPa之间,最大地应力东北部、北部偏高,西南部、西北部偏小,中部变化稳定,呈东西走向的倾斜式断层带主要影响区块南部的地应力分布与大小。

文古4井地区地应力分布规律研究

在综合分析文古4井地区岩石的弹性波速、泊松比、密度等参数的基础上,研究地应力的分布规律,以期能够为地质问题的研究和后期该区的油气勘探开发打下坚实的基础。研究主要选用岩石声发射Kaiser效应法确定该区地应力的分布规律,但由于试验测定的结果并不能反映地层地应力的真实分布情况,故利用测井资料,建立分层地应力解释模型,来求得连续不间断的地应力分布规律。该方法可以快速准确地掌握研究区地应力分布规律。