旗山煤矿深部地应力测量及地应力场分布规律

随着矿井开采深度的增加,地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出,在煤矿矿区进行地应力测量,并分析地应力场分布规律具有重要意义。在旗山煤矿-1000 m和-850 m深度利用应力解除法进行了地应力实测,数据分析表明:旗山矿区深部地应力场以水平应力为主,构造应力占绝对优势,属于典型的构造应力场类型;地应力量级属于超高地应力;最大主应力方向为NW-SE向121°~140°,平均为130°。最后结合构造运动进一步探讨了矿区深部地应力场与地质构造的关系。     

深部盐岩含夹层地层初始地应力场模拟分析

为了对深部盐岩储气库建腔进行可行性分析,结合金坛盐岩矿区地层情况,采用三维快速拉格朗日方法对盐岩地层沉积过程的自重应力分布进行了模拟计算,分析含夹层盐岩地层沉积过程自重地应力场的时空演化规律,得到了含夹层深部地层自重地应力垂直应力和侧压力系数的确定方法.结果表明,静力情况下,初始垂直地应力σv、水平地应力σh与埋深呈良好的线性关系,侧压力系数与半无限空间弹性理论值大体一致;蠕变作用下,岩层水平地应力不断增大直至与垂直地应力相等,最终使得岩层433.2 m以下处于静水压力状态,侧压系数变为 1.总结金坛盐岩层初始地应力场分布规律可知,岩层分层面和夹层赋存的位置水平地应力会产生大幅突变,在储气库建腔设计及施工中应予以高度的重视.     

大台沟矿区深孔水压致裂原地应力测量及应用

在辽宁本溪大台沟矿区开展水压致裂法原地应力测试,获得本溪地区2个超1 km深孔的原地应力实测结果,给出深度在1 309 m以内的原地应力实测剖面。从原地应力及岩石力学的角度对该矿未来深部的岩爆可能性进行预测。研究结果表明:大台沟矿区300 m以下深度均有发生不同程度岩爆的可能性,特别是1 100 m以下有发生强烈岩爆的危险性,矿区在未来的开发建设中需注意防范。     

基于地下深部工程岩体特性的RMR系统修正

地下深部工程岩体具有典型的高地应力、高温、高地下水压场特性,地下水、岩石流变、地温和地应力的存在会造成岩体质量下降,因而在对深部工程岩体质量进行评价时,需要根据其特性对传统的浅部岩体质量评价方法即岩体等级(RMR)系统进行修正。通过引入岩体的水弱化修正系数Rw、热弱化修正系数Rθ和岩石流变弱化修正系数Rt对岩石的单轴抗压强度σc进行修正,同时增加地应力修正项P7,并对分类指标P1,P2,P3和P7进行连续性修正,获得符合深部岩体工程围岩质量评价实际状况的修正RMR系统。研究结果表明:随着岩石含水率、温度、荷载历时和地应力的增加,采用修正的RMR系统得到的岩体质量评分值比传统的RMR系统岩体质量评分值低,岩体质量等级略下降,所得结果与深部地下工程岩体状况更吻合。     

大岗山深埋硬岩公路隧道岩爆预测

位于川西和青藏高原接触带的长大深埋硬岩公路隧道建设面临极大的岩爆危害,对其岩爆倾向性的准确预测是解决这一瓶颈问题的关键手段。以泸石高速大岗山隧道为工程背景,基于地勘中地形地貌、地质构造、岩石力学参数和地应力实测数据资料,采用数值模拟和数理统计相结合的方法,反演分析隧址区全线初始地应力场,系统分析了大岗山隧道各断面开挖洞周围岩二次应力,基于应力判据法对其岩爆发生情况进行了综合预测。结果表明:隧道全线地应力场分布规律以竖向应力为主,竖向应力量值最大达33.25 MPa,且局部地应力复杂,水平构造作用明显,以NWW-SEE向挤压作用为主,具备发生岩爆条件;隧道埋深大于408 m时有中等、强烈岩爆活动,中等岩爆段长度占隧道全长的13.8%,强烈岩爆段长度占隧道全长的39.7%,且埋深大于450 m时岩爆在边墙部位发生;岩爆发生受地形地貌、地质构造影响显著,由于地应力在软弱岩体中得到释放,断裂带、辉绿岩脉内部无岩爆活动,而断裂带和沟谷地形会使其附近完整花岗岩段内出现地应力集中现象,从而加剧其岩爆烈度。     

地应力测量非弹性应变恢复法在某金属矿的应用

为获得某金属矿深部岩体地应力分布特征,采用非弹性应变恢复法,选取该矿同一勘探线附近距地表埋深615 m、665 m、715 m三个水平进行现场地应力测量。通过分析3个水平各测点地应力测量结果,得到该矿区地应力分布规律。该矿区最大主应力和最小主应力均为近水平主应力,中间主应力为近垂向的应力;3个水平的最大水平主应力方向基本一致,方位角为101°～130°。主应力的大小随深度呈线性增长。近水平应力大于近垂向应力,表明该矿浅部地壳应力占主导地位的是水平构造应力。两个相邻样品的非弹性应变恢复法地应力测量值平均差系数最大为8.33%,表明其结果具有较好的一致性,验证了非弹性应变恢复法的可靠性。     

深埋隧道白云岩试样岩爆模拟实验研究

基于深埋隧道开挖工程的高应力条件及构造应力发育特征,利用深部岩爆实验系统,模拟了两种构造应力条件下白云岩的岩爆过程:三向应力作用下板状试件瞬间卸载一个方向应力,保持其他两向应力不变或保持其中一向应力,增加另一向应力.实验获得了应力-时间、应力-应变、声发射特征及岩爆破坏规律.研究表明:本工程区内构造应力引发白云岩岩爆的可能性较大,岩爆临界深度为290m.竖向构造应力引发的岩爆表现为局部片状崩落,从卸载后发生时间看属于滞后岩爆;水平构造应力引发的岩爆强度更高,表现为块状弹射后整体破碎,属于瞬时岩爆.声发射峰值均出现在岩石裂隙发育段,而密集度最高值对应岩石破裂段.声发射峰值处的最大主应力约为岩石破裂时最大主应力的77.4%.     

深部软岩巷道围岩分区破裂模拟实验

为研究深部软岩巷道破坏特征和机理,采用与实际工程岩体结构相似的巷道围岩物理模型进行三维模拟试验,考虑了不同应力水平、岩性(软岩和硬岩)、岩体结构特征(节理及层理分布)以及支护形式等因素,通过对比分析在弱、强支护条件下围岩内部不同深度的应力状态和位移,归纳出巷道围岩分区破坏的原因和影响因素,同时提出了主应力方向的旋转对巷道围岩的破坏作用,初步认为深部巷道分区破裂主要是剪切和张拉破坏共同作用的结果,这对于探索软岩巷道变形破坏规律和指导支护技术具有重要意义.     

任楼煤矿地应力场分布特征及其对巷道变形的影响

随开采深度向深部发展,任楼煤矿巷道变形严重,稳定性问题逐渐成为制约生产和安全的重要问题之一.文章采用空心包体应力解除法,对任楼煤矿进行了地应力测量.实测结果表明,任楼煤矿地应力以水平应力为主导,且水平应力大于铅直应力,并随深度的增加而增大;每个测点的应力状态与其所处的构造部位、岩体结构及岩性分布等有关.研究成果对矿井深部巷道支护及矿井灾害防治有重要的指导意义.     

红透山矿深部开采岩爆潜在区微震活动性研究

应用表面应变法测试了红透山矿深部开采地应力值,据此对红透山矿深部岩体的矿岩冲击性进行分析;在-767m水平13采场构建红透山铜矿三维地质模型,布设传感器,建立矿山微震监测系统,对深部地压活动规律进行连续监测,捕捉由地压活动引起的微震活动信息,并实现微震源定位.应用神经网络模式识别方法将微震监测信息中的干扰信号(爆破、凿岩、动力电等)剔除,有效地显现微震监测定位结果;通过区分微震能量释放大小来区分不同微震事件的产生原因;对连续监测的微震活动事件进行时间非线性分析,根据在单位时间内微震事件活动数目来判断岩爆发生的可能,这对于开展矿山动力灾害的预测研究具有重要的现实意义.     

高应力下脆性岩石卸荷力学特性及数值模拟

高地应力下脆性岩体工程开挖变形机理、稳定性评价及灾害控制技术研究一直是岩石力学和工程地质研究的难点问题。基于高应力下脆性岩石卸荷力学试验分析,明确了卸荷过程中的岩石力学参数及变形破坏演化规律,发现高应力下脆性岩石的破坏具有较明显的应变强度特征。分析了高应力下脆性岩石卸荷破坏采用张拉屈服的Griffith应变强度准则的合理性,建立了考虑卸荷屈服引起岩体力学参数变化的弹脆塑性数值计算方法,并在实际工程中得以验证。     

根据工程岩体分级选择岩体力学参数的探讨

对比与分析工程地质力学分级（RMR）法和《工程岩体分级标准》中所推荐的岩体力学参数之间的关系。结果表明，两种岩体分级方法所推荐的岩体力学参数值基本一致。在武汉钢铁（集团）公司程潮铁矿矿岩工程质量分级的基础上，对该矿－330m分段矿岩的 力学参数进行了选择。     

高水平放射性废物地质处置:关键科学问题和相关进展

 如何安全处置高水平放射性废物是科学、技术和工程界面临的挑战性问题。本文介绍高放废物的安全处置方法,废物质处置地下实验室的建设及其实验进展,重点讨论了高放废物地质处置中,处置库场址地质演化的精确预测、深部地质环境特征、多场耦合条件下（中高温、地壳应力、水力作用、化学作用、生物作用和辐射作用等）深部岩体、地下水和工程材料的行为、低浓度超铀放射性核素的地球化学行为与随地下水迁移行为、处置系统的安全评价等关键科学问题。     

地下采场破碎岩体稳定性评价与参数优化

以焦家金矿试验采场为工程依托,开展缓倾斜中厚破碎矿体采场稳定性分析.通过对焦家金矿-390m中段试验采场的工程地质调查、矿岩力学性质试验,获得了表征矿山岩体工程质量的多种指标;应用岩石质量Q分级和RMR分级系统,对试验采场岩体稳定性进行评价分析;基于修正的Mathews稳定图法和临界跨度设计法,对采场暴露面尺寸和最大跨度进行优化.分析认为,当回采进路跨度小于8m时即可保证采场的稳定性.将所得到的结果应用于现场工业试验,现场采用暴露面尺寸为75m×15m的进路进行回采,采用现场观测的手段进行回采过程的监测.结果表明,在回采过程中进路的顶板及围岩并未发生垮落及剥落现象,采场围岩稳定性良好.     

基于RES理论的岩爆倾向性预测方法

从工程地质因素、复杂环境因素和人为开挖因素3个方面分析了岩爆启动的主要影响因素,在此基础上,提出了一种基于RES理论的岩爆智能预测模型,并论证了人工神经网络的参数分析原理.此外,采用改进的前馈神经网络BP算法对交互作用矩阵进行编码以及对参数的相对交互作用强度进行了分析.研究结果表明:运用该岩爆智能预测模型,不仅使岩爆倾向性的预测具有动态特性,同时又可以方便地对岩爆启动的主控因素进行分析.     

桑珠岭特长隧道初始地应力场反演分析

桑珠岭隧道是拉萨-林芝铁路的控制性工程,工程区地质条件复杂,面临着深埋隧道高地应力灾害问题。因此,对其展开初始地应力场分析为保障隧道安全施工及优化结构设计具有重要意义。以现场勘察工作为基础,综合分析工程区地质资料,利用工程类比法和Anderson理论估算了隧址区主应力方向与量值范围;结合现场地应力实测数据,利用多元线性回归分析方法,进行了隧道工程区地应力场的三维反演计算分析。结果表明:测点地应力反演值与实测值在量值与方向上存在较好拟合关系;且同区域构造背景相一致,说明计算结果具有一定的合理性与可靠性。最后,通过分析桑珠岭隧道沿轴向的地应力分布规律,对隧道沿线的易发岩爆段及岩爆等级进行了初步预测,为后期隧道开挖及支护结构设计提供依据。     

三向应力下长石石英砂岩凯塞尔效应试验研究

用单轴压缩试验测试岩石凯塞尔效应特征 ,进而确定岩体地应力状态的方法 ,在岩体工程实践中得到广泛的应用。然而实际岩体几乎都处于三向地应力状态 ,岩石在三向压缩下的凯塞尔效应特征如何 ,直接关系到利用该方法测定的岩体地应力的可靠性。作者根据长石石英砂岩在三向压缩下的凯塞尔效应测试资料 ,对长石石英砂岩的三轴凯塞尔效应进行了分析 ,得到了长石石英砂岩凯塞尔效应与围压的关系 ,三轴压应力状态和单轴压缩应力状态下该类岩石凯塞尔效应的区别     

深部岩体工程围岩质量评价的IRMR法研究

通过采用连续性细化方法,考虑高压地下水和高地温对岩体力学性质的影响,分别引入地下水和地温弱化系数,对传统RMR法中的岩石单轴抗压强度、岩石质量指标和节理间距这3个评价指标的评分标准进行修正,获得3个评价指标和其对应分值之间的非线性连续回归方程;根据深部岩体工程中地应力与岩石强度特征值之间的关系,定义岩体损伤破坏危险度系数,且建立该系数和岩体质量评分修正值之间的对应关系,由此获得适用于深部岩体工程围岩质量评价实际的IRMR法,并用实例验证了该法评价结果的合理性和有效性。     

高地应力深切河谷形变应力场及线路问题初探

为研究高地应力作用下河谷深切卸荷、岩体强风化的地质环境对拟建川藏铁路的影响,利用ABAQUS对高地应力背景场由河流深切卸荷下的河谷形变—应力场特征进行数值模拟研究;考虑到岩体的宏观力学性能受到卸荷回弹变形的影响而急剧减小,利用场变量实现力学参数随卸荷动态变化,对比分析河谷形变—应力场特征;针对印度板块挤压欧亚大陆板块使河谷两岸地应力值存在差异的情况,模拟主、被动盘的差异卸荷。结果表明:自重应力与40 MPa构造应力同时作用下的卸荷回弹值可达仅计自重应力场的3～6倍,出现由陡、缓倾面构成的"X"状共轭结构面,工程开挖下边坡岩体容易沿陡倾面崩塌,沿缓倾面滑移。将卸荷前后岩体偏应力比值k作为评价岩体受到卸荷影响程度的标准,高地应力作用下谷坡水平深度方向的k值介于1.5～2.5,地应力的量值对岩体卸荷程度有很大影响;较之不考虑岩体力学性质劣化情况,岩体塑性区范围将扩展,裂隙向谷坡上部延伸,坡体稳定性进一步下降;高地应力作用的河谷主动岸,坡面塑性区明显存在"X"状潜在滑移面,而被动岸仅有单向缓倾滑移面,主动岸对开挖扰动的抵抗力更低。据此提出相应的灾害预防措施的建议,为拟建进藏道路的区域工程地质选线提供参考。     

基于RMR分类方法的某电站工程边坡岩体参数估算

根据某电站边坡工程的工程地质条件,将边坡岩体划分为不同的地质特性区域,采用RMR分类方法对各区域岩体进行评分,并采用SRM方法对RMR评分值进行了修正,然后应用RMR分类值估算各区块岩体的力学参数,指出RAM分类法估算力学参数中存在的问题.