确定矿山巷道初始地应力方法的研究

本文提出了一种在矿山地区确定初始地应力的新方法。根据本文提出的方法,只要在三个相互交叉的圆形巷道中量出过洞周特定点的直径两端的径向相对位移值,即可计算这些量测巷道所在地段地层的初始地应力。文中给出了算例,并对算例作了验证。木文提出的方法也可为勾划矿山地区初始地应力的分布规律提供有价值的资料,并可用于确定其它地下工程围岩中的初始地应力。     

峨口铁矿地应力测量原理和结果分析

介绍了峨口铁矿的地应力测量同时采用的水压致裂法和应力解除法的基本原理和在现场测量量中所采用的新技术。根据实测地应力数据，使用静态系统灰色曲线模型获得峨口矿区的地应力分布规律，结果表明由两种方法所获得的测量结果具有良好的一致性。     

复杂岩体地应力场的随机反演及遗传优化

利用岩体工程量测的变形或应力，考虑量测结果的随机性，提出了复杂岩体初始地应力场的随机反分析模型．在该模型中，采用具有多项式分布的边界荷载来模拟构造应力场，地应力和边界荷载不必符合特定的分布和假定，可以模拟任意分布的复杂初始地应力场；与有限元相结合，采用改进的能全局优化和智能搜索的加速遗传算法反演出边界荷载多项式系数．最后通过工程实例进行了验证分析，表明该方法的有效和可行性．     

标准漏孔的校准

本文讨论了标准漏孔的校准方法,介绍了一台可供原始标准漏孔校准的真空系统的 设计,导出了量测误差的公式,并进行了量测误差的分析。根据大中给出的一组曲线, 可综合考虑被校漏孔的漏量,量测精度、量测真空度的选择和所需量测时间的关系。 对于１０－６－１０－７ 毫升／秒量级的漏孔,漏量校准值的误差可低于 １０％,因此可以 在此范围内进行原始标准漏孔的研究。     

初始地应力位移反分析计算的有限单元法

本文给出了一种由洞周围岩位移量测值反馈确定地层初始地应力的有限元计算法,包括线弹性问题和非线性问题。文中不仅给出了计算原理和公式,而且给出了平面应变问题非线性有限元计算法的程序框图和算例验证,可供工程实践采用。这一方法的主要特点,是利用现场易于量测的位移信息进行分析计算,并适用于任意洞形地下洞室的任意开挖阶段。此外,文中给出的平面应变问题有限元计算法还可排除洞室开挖的空间效应的影响,并能单独确定初始构造地应力,以便较为精确地确定初始地应力场的分布现律。本文还根据数理统计原理考虑了提高计算精度的方法。     

噪声相关的带宽约束传感器网络融合算法

研究了一类相关量测噪声和带宽限制背景下的传感器网络融合问题.利用Cholesky分解方法将量测方程转化为量测噪声互不相关的等价模型.由于带宽的限制,各局部传感器节点的原始信息需量化成消息才能上传到融合中心.文中采用自适应的量化策略获得了局部测量新息的量化消息,并利用顺序滤波和强跟踪滤波技术设计融合方法.简要分析了基于量化新息融合算法的性能特点.通过一个计算机仿真实验验证了新算法的有效性.     

基于神经网络与有限元法相结合的初始地应力场反演分析

目前,对于初始地应力场的测试主要采用现场直接量测法,而采用神经网络与有限元法相结合的反演分析法越来越成为了一种有效途径.结合广东第五抽水蓄能电站工程实例,利用神经网络与有限元分析相结合的方法,以及BP神经网络结构和ADINA三维有限元模型建立岩体参数、边界条件与地应力场的映射关系来反演初始地应力场.模拟计算与实测结果的对比表明:采用该方法进行初始地应力场的反演计算是可行的,计算结果是合理的,对类似工程具有一定参考价值.     

地下洞室围岩位移量测的优化布置

以常见的圆形和直墙拱形洞室为对象，借助边蜀元方法模拟计算的结果得出不同条件下地下洞室围岩中位移场的分布规律和泊松系数、杨氏模量、初始地应力分布、洞形和尺寸等因素的影响，然后根据使各测线位移量测相对误差为最小的原则，对位移量测仪表布置的优化方案提出了建议。与传统方法相比较，文中提出的方法有较强的理论基础，便于克服主观因素的影响。     

大同矿区地应力测量及其与地质构造的关系

为了研究大同矿区在煤炭开采过程中煤和瓦斯突出形成的冲击地压、采矿工程围岩破坏等动力灾害的形成原因及其防治对策,采用改进型CSIRO空心包体应变计,对大同矿区进行了四个测点的应力解除测量实验以及室内温度标定和围压率定实验.根据实验结果,利用地应力计算机程序优化求解出每个测点地应力张量,再结合矿区地质构造分析地应力与矿区地质构造的关系.通过研究,获得了大同矿区的地应力分布规律及其与地质构造的关系.     

地应力三维张量场的可视化技术研究

分析和研究地应力弹性二阶张量场的可视化技术。根据对地应力二阶张量的数学分析,得出了地应力场对应于二阶对称张量,导出了二阶对称张量在空间几何学中对应的二次曲面。结果表明,求取对称二阶张量问题可以归结为求取特征值与特征向量问题。解决了同时表示二阶对称张量场空间一点多个分量的难题和沿地应力某一主方向对称张量及二维对称张量的可视化问题。     

基于地应力椭球和椭圆的松动圈计算方法

采用地应力椭球和地应力椭圆分析方法,结合实测的车集矿地应力结果,以及矿区地质资料、地应力测量中揭露的地质情况,研究原岩应力与巷道松动圈的关系.结果表明:在地应力作用下,不同的巷道走向将影响到其周边围岩的受力状况,随着地应力椭圆离心率的增大,巷道周围受力的不均匀性增加.走向一定的情况下,将应力椭圆视为围岩破碎带的形状,从而进行巷道断面形状的优化和支护参数的优选是合理可行的.     

基于广义Hoek-Brown屈服准则的圆形巷道围岩弹塑性力学分析

考虑不同巷道埋深对支护压力的影响,采用广义Hoek-Brown屈服准则对圆形巷道围岩进行弹塑性力学分析。利用在弹塑交界处应力连续的条件及巷道周边的应力边界条件,得到了塑性区的应力和巷道的支护压力与原岩应力之间的解析式。研究表明:塑性区的应力和巷道的支护压力不仅与本身的力学特性有关,而且还与原岩应力有关;并针对质量较差的软岩,分析了在不同支护压力条件下巷道所能承受的最大原岩应力及其所对应的最大的埋深。分析结果表明:支护压力与原岩应力及其所对应的巷道埋深存在明显的线性关系。     

不同应力条件下爆破开挖对围岩损伤效应的数值模拟研究

根据芦岭矿的工程地质资料,拟定了硬岩和软岩的典型物理力学参数,并依托芦岭矿现场爆破参数,结合ANSYS/LS-DYNA软件,通过隐式-显式连续求解,完成了不同初始应力条件下硬岩和软岩巷爆破开挖的模拟. 计算结果表明,在5~25 MPa应力水平时,随着地应力的增加,近爆腔处围岩的损伤程度并不发生变化,而远离爆腔处围岩损伤程度明显减小,地应力对爆炸载荷所造成损伤抑制作用明显;相同爆破参数下,软岩爆破较硬岩更易受地应力的作用.     

裂隙岩体施工监测反馈分析中的参数辨识

对包含中等尺寸的成组分布裂隙的岩体，采用岩体几何损伤本构模型，用监测位移反馈分析法同时辨识岩体弹性模量、地应力及损伤参数。讨论了含一组裂隙和两组裂隙情况下弹性模量与损伤参数共同辨识、地应力与损伤参数共同辨识以及三者同时辨识时的可靠性问题。由识别结果给出了可靠辨识的参数组合。     

基于声波信号预测Kaiser应力点的水平地应力

声发射实验测试地应力方法需从地层原位取得的全尺寸岩样上钻取4个小尺寸岩芯,分别进行加载实验下的声发射测定.该方法将造成地层岩样损失,地应力评价成本较高.为此,根据岩石声学性质与力学特性具有较好的相关性特征,基于大量岩石试件的声波时差实验数据和加载条件下的声发射实验数据,构建声波时差与岩样Kaiser应力点的关系模型,并...     

地应力对岩体爆破特征影响规律分析

为研究地应力对岩体爆破的影响,本文通过颗粒流软件（PFC2D）建立计算模型,进行数值模拟,从模型内部应力变化、裂纹分布、裂纹数量和能量场多个角度来分析爆破效果。结果表明：地应力严重影响岩体的爆破效果,尤其是压碎区,地应力每增长1 MPa,峰值应力就会大约增长26 MPa;地应力会抑制裂纹发育,对岩体裂纹分布状态和裂纹数量的抑制效果在3~6 MPa时最明显;地应力每增长1 MPa,岩体内部应变能会大约增长250 kJ;摩擦能和动能的能量变化峰值会随地应力的增加而稍微增加。     

成兰铁路特长深埋隧道岩爆段应力特征

为了探究高地应力环境下深埋隧道岩爆发生机理,掌握岩爆孕育规律,本文通过现场测试、数值分析及室内实验,对平安特长深埋隧道岩爆段围岩的二次应力场进行了分析,探明了隧道岩爆发生的力学机制,并运用经典应力岩爆判据指标,预测判断出岩爆发生强度及位置。研究表明隧道侧壁处存在较大的压应力,是造成岩爆发生的主要原因;高地应力条件下,由于结构面等不利因素的存在,造成掌子面中部处原岩应力突发释放而引发高烈度的岩爆;在岩爆区段进行应力释放孔的布置,能够有效地释放原岩应力,减少岩爆发生的可能性。相关研究成果能够深化人们对于高地应力环境下岩爆发生机制的认识,为类似工程岩爆的防控及建设提供科学依据。     

基于智能算法的油气田地应力三维预测

为了解决复杂沉积构造环境导致未钻区域的地应力定量预测难度大的问题，根据层速度、地应力、叠后地震信息之间的定量关系，运用BP神经网络、模拟退火等智能算法提出了用于不同工况条件的两种油气田地应力三维预测方法。在完钻井数量较多、实测信息较丰富的工区使用BP神经网络算法，利用地震数据空间速度信息与岩石力学方法建立地应力三维数据体；在实测数据较少的工区，运用模拟退火算法直接搜寻合成与实际地震记录达最优匹配下的地应力解向量。该技术在东部某油田的主要工区进行了现场应用，得到了具有较高精度和分辨率的地应力预测结果，验证了基于智能算法的油气田地应力三维预测方法的可行性。     

煤矿冲击性灾害类型实验研究

为了充分了解煤矿冲击性灾害的发生机理,探讨了硐室开挖前后应力分布及其变化规律.结合原始地应力数据,通过室内岩石力学模拟实验,获得了不同岩性特征及受力状态下,岩石破坏的不同表现模式.根据硐室围岩破裂源的空间位置,将冲击灾害划分为岩爆、冲击地压和矿震三大类.分析了三类冲击灾害的发生机理、孕育过程及宏观特征.     

页岩储层地应力预测模型的建立和求解

对致密页岩储层进行水平井钻井和压裂时,必须精确确定页岩气储层地应力。在分析页岩构造特征的基础上,给出考虑页岩横观各向同性的地应力计算模型,并建立声波测井资料求取页岩横观各向同性力学参数的关系式,据此研究页岩气储层地应力的分布规律。分析孔隙压力及地层升沉作用对地应力的影响。结果表明:页岩横观各向同性性质对地应力分布有较大影响,当水平与垂直方向弹性模量之比达到4时,水平地应力平均增加144%,而垂直方向与水平方向的泊松比之比达到2.2时,水平地应力平均增加16.5%;当孔隙压力变化2.4MPa时,水平地应力平均增加13.8%,而地层升沉作用对地应力的影响不大。将预测模型用于Baxter页岩的地应力预测,预测结果与其地层瞬间闭合压力(ISIP)最大误差仅为1.2%,证实模型准确可靠,可为页岩气水平井的钻井和压裂设计提供准确的基础数据。