尼泊尔塔纳湖水电站地应力测试成果分析

对尼泊尔塔纳湖水电站采用水压致裂法与应力解除法在勘探平硐内进行了地应力测试。两种方法测试的地应力方向差异不大,但应力值存在较大差异。通过对试验原理以及现场平硐实际开挖情况进行综合分析,认为水压致裂法的测试结果是相对准确的,更接近实际情况。水压致裂法测点处最大主应力13.0 MPa,方位角为10°,倾角较小,近似水平向;最小主应力4.8 MPa,方位角为280°,近似水平向;中间主应力9.8 MPa,垂直方向。同时,根据类似工程对比分析并与世界应力图中的区域应力场对比分析,验证塔纳湖水电站采用水压致裂法测得的成果是相对准确的,即位于中等地应力区,最大主应力呈NNE向。     

二瓦槽水电站气垫式调压室水压致裂法地应力测量及围岩抗劈裂稳定性评价

对二瓦槽水电站气垫式调压室进行了两组水压致裂法三维地应力测量。测量结果表明:测区应力场方向分布较均衡,最大主应力9.36~10.89 MPa,最小主应力6.66~7.56 MPa,最大主应力方位336°~340°,倾角10°~17°,主要受到水平方向压性构造应力的作用。抗劈裂稳定性评价表明:测区最小主应力是气垫式调压室室内最大气压力的1.8~2.0倍,满足岩体抗劈裂稳定最小主应力要求。测试结果可为气垫式调压室设计和建设提供依据。     

引汉济渭工程秦岭输水隧洞初始地应力场特征及反演分析

针对秦岭输水隧洞大埋深、高地应力容易引起岩爆、大变形等工程灾害的问题,为预防和减轻地应力分布和变化对施工进程和人员设备安全的不利影响,对秦岭隧洞隧址区典型位置(越岭段、岭南、岭北)分别进行了水压致裂法应力测试,并对无断层段和含断层段进行了三维地应力场反演分析,研究了秦岭隧洞初始地应力场特征及规律。结果表明:秦岭隧洞地应力表现出较强的水平构造应力作用,岭南岭北勘探试验最大主应力为25.4～27.7 MPa,垂直孔测得最大水平主应力方向稳定在近EW向。数值模拟可以较好地反演分析秦岭输水隧洞的地应力分布,无断层段隧洞最大主应力多为10～45 MPa,最小主应力多为0～15 MPa;含断层段隧洞主轴最大水平主应力值较高,变化范围为20.46～71.94 MPa,最高达71.94 MPa。由于断层破碎带的存在,附近区域会出现剧烈的应力变化,断层带以内应力值显著减小,而断层带两侧出现应力集中,局部应力值升高。     

三峡工程地下厂房区域地应力测量与研究

 叙述了三峡右岸地下厂房第三次进行地应力测量的情况。综合分析比较前两次测量成果后指出：在该测量区域地应力场以构造应力场为主，自重应力场为辅，最大主应力的方向为NWW向，倾角接近水平，量值约9～10MPa，最大水平主应力的方向为NW58°，与拟建的地下厂房轴线NE43°线成79°夹角。     

广东清远抽水蓄能电站岩体水压致裂综合测试与应用研究

广东清远抽水蓄能电站的输水隧洞围岩承受最大静内水压力高达7.0 MPa,因此原地应力状态、围岩自身承载能力及高压透水性状等对工程的科学设计不可或缺。测量结果表明,工程区现今地壳应力场的总体特征为:水平主应力为最大主应力,最大水平主应力的优势方向为NW向;厂房区围岩的最大主应力值一般为14.5±0.5 MPa,最小主应力值一般为9±0.5 MPa;围岩自身的抗载强度一般为10~14 MPa;在8~10 MPa高压力作用下围岩基本不透水。洞室围岩物理力学参数的这些测试成果,为工程的科学设计提供了可靠依据。     

深切河谷区地应力场的非线性系统分析方法

地应力测试结果的代表性受断层及岩组条件、测点空间位置和测试方法精度等因素的影响较大。以往地应力模拟分析在引入地应力实测信息时,往往给各测点赋予相同的权重,使得离散测点和代表性不足的测点离差平方和较大,从而影响模拟分析精度。提出了深切河谷应力场非线性系统分析方法,该方法首先根据测试方法、地形地貌的影响及断层的扰动,对测点赋予不同的权重值;然后结合加权最小二乘法建立计算模型边界条件和地应力之间的加权目标函数;最后结合正交设计和智能优化反演方法,对数值计算模型边界条件与地应力之间的非线性映射关系和进行优化求解。该方法用于乌东德水电站坝址区岩体应力场的研究结果表明:计算值和测试结果的复相关系数达到了0. 89,在河床底部100 m的范围内存在明显的应力集中,且河床浅部岩体最大水平主应力方位与河流走向基本垂直,随着埋深的增加该方位朝场区主压应力优势方位靠近;边坡浅层岩体最大水平主应力方向与河流在该段走向呈小角度相交,随着竖直埋深的增加,最大水平主应力方位逐渐向NE向过渡,与河床部位相同高程部位的最大水平主应力方位一致;而深部岩体接近场区主压应力优势方向。     

金川水电站地下洞室围岩初始地应力分布规律研究

大型地下洞室群岩体初始地应力分布规律对洞室开挖过程中的围岩稳定有着重要影响。采用水压致裂法对岩体初始地应力进行量测;在有限元软件Miads中,以实际地形建立大范围的有限元模型,对地下洞室群附近岩体的初始地应力场进行反演分析。结果表明,地应力大小分布与地表地势高低具有一定关系,距离岸边一定范围内,靠近河谷方向主应力由增大转为减小;地下洞室围岩最大主应力值为5.81~8.31 MPa,最大水平主应力方向集中在N65°E~N80°E,量值为4.0~6.0 MPa,水平侧压力系数为0.69~1.28。地下洞室围岩应力场由自重应力和构造应力叠加而成,属于低应力地区。     

高地应力条件下隧道TBM施工岩爆分析

高应力条件下,地下工程在脆性岩体中施工很容易导致岩爆的发生。以N-J水电站大埋深引水隧洞为研究对象,首先采用应力解除法进行现场地应力测试,发现引水隧洞的地应力以构造应力为主,最大主应力达到了107 MPa,较高的地应力水平是导致现场岩爆发生的主要原因。为进一步分析引水隧洞岩爆规律,将地应力场转换至隧道局部坐标,在考虑地应力场剪应力影响的情况下,采用能量判据,通过数值方法计算得到了岩爆的分布范围。     

引黄济宁工程拉脊山越岭隧洞超深钻孔地应力梯段测试

引黄济宁拉脊山越岭隧洞长33 km,最大埋深约1 650 m。洞穿青藏高原高大雄峻的拉脊山山脉。为了掌握越岭隧道的不同埋深段地应力量值和方向,在867 m的超深钻孔内采用水压致裂法自250 m以下每50～60 m分不同深度进行了16段地应力测试。结果表明:在测试深度范围内,最大水平主应力值为24. 37 MPa,最大水平主应力的优势方向为NE23°左右,与现代区域构造应力场特征、水平地应力的回归对比分析和数值模拟分析等结果一致,说明测试成果合理可靠。     

软硬岩交替区隧道初始地应力场反演研究

软硬岩交替区岩体结构面两侧岩性变化剧烈，地应力分布复杂。为探明软硬岩交替形成的岩体结构面对初始地应力场的影响，以云南曼么二号隧道为研究背景，构建包含高程信息的三维数值计算模型，基于多元线性回归法反演获得了隧道轴线处的初始地应力场，分析了软硬岩交界面处水平主应力异常的影响因素。结果表明：水平主应力异常与软硬岩交界面两侧围岩弹性模量、埋深和结构面倾角的差异性有关；通过正交试验对各影响因素进行显著性评价，发现围岩弹性模量和埋深对水平主应力的影响显著，是水平主应力异常的关键因素。研究成果可为隧道(洞)开挖过程围岩稳定性评价与支护方案设计等提供依据。     

抽水蓄能电站地下厂房区地应力测试研究

地应力是抽水蓄能电站地下厂房区围岩稳定性评价的重要依据。采用水压致裂法对某拟建抽水蓄能电站地下厂房区和高压岔管部位展开现场地应力测试,获取测孔围岩破裂压力、瞬时关闭压力、重张压力等平面应力测试参数,并基于这些参数计算岩体三维地应力。测试结果表明:3个测试断面最大主应力均小于10 MPa,倾角介于56.64～68.50°之间,方位角介于340.34～18.61°之间;中间主应力和最小主应力分别介于5.41～7.61 MPa、4.08～6.71 MPa,倾角值均较小;竖向应力分量与自重应力理论计算值基本一致,表明地下厂房区和高压岔管区地应力场均以自重应力场为主。水压致裂法测试地应力成果规律性较好,可为类似工程提供参考借鉴。     

抢风岭隧道围岩地应力场研究及岩爆预测分析

为了研究抢风岭隧道工程区地应力分布情况,采用水压致裂法进行了地应力测试。根据测试成果,结合有限单元法及多元线性回归对工程区应力场进行了分析。回归分析结果显示：沿隧道轴线,最大水平主应力大于自重应力,该地区是以水平应力场为主导,最大水平主应力方向总体上接近NE向。最后,根据地应力资料对隧道围岩进行了施工期岩爆预测分析,表明在埋深270～400 m完整坚硬的岩石洞段,施工期有发生中等岩爆的可能。     

阳江抽水蓄能电站岩体水压致裂综合测试与应用研究

阳江抽水蓄能电站的输水隧洞围岩承受最大静内水压力高达7．88MPa，因此原地应力状态、围岩自身承载能力及高压透水性状等对工程的科学设计不可或缺。测量结果表明，工程区现今地壳应力场的总体特征为：最大水平主应力的优势方向为NW-NWW向；厂房和高压岔管区围岩的最大主应力值一般为14．5±0．5MPa，最小主应力值一般为9±0．5MPa；围岩自身的抗载强度一般为10～14MPa；在8～10MPa高压力作用下围岩基本不透水。洞室围岩物理力学参数的这些测试成果，为工程的科学设计提供了可靠依据。     

江坪河水电站坝址区初始地应力场-三维数值反演分析

在对江坪河水电站区域地应力场特征进行实测分析的基础上,通过对三维模型施加不同的边界载荷,对比分析应力拟合点处的计算应力与实测应力,采用三维数值分析方法对水电工程坝址区初始地应力场进行反演分析。结果表明:江坪河水电站坝址区初始地应力场量值较低,最大主应力为2.5 MPa,方向为N45°W;最小主应力为1.5 MPa,方向为N45°E。应力拟合点处应力计算值与实测值较为接近,表明反演得到的坝址区初始地应力场是合理的,符合坝址区地质构造历史背景。     

秦岭隧洞越岭段地应力测试成果分析

在引汉济渭工程秦岭隧洞岭南TBM段K38+850里程处采用水压致裂法与应力解除法进行了地应力测试。解除法与三维水压致裂法测试结果接近,综合测试结果,最大主应力σ_m为62.8MPa,为高～极高应力水平,可能发生中等岩爆。最大水平主应力方向为NWW～EW向,围岩应力状态为σ_Hσ_Zσ_h,以水平应力为主。最大主应力方位与隧道走向优势夹角与理论计算中基本一致,隧洞走向布置对洞室开挖围岩稳定性有利。研究结果可为工程建设提供有效的数据支撑。     

乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道岩爆段的围岩特点

乌兹别克斯坦卡姆奇克隧道具有地应力最大主应力为水平方向，且与隧道轴线接近垂直的特点。以该隧道２０１４年１２月底前发生的１３２处岩爆为基础数据，对岩爆处围岩岩块的力学特性及节理走向与隧道的夹角、节理倾角等进行了试验研究和统计分析。结果表明:卡姆奇克隧道发生岩爆的花岗闪长岩和正长斑岩具有强度高、破坏前变形小且主要是弹性变形、应变能消耗比大于１的特点；卡姆奇克隧道的岩爆主要出现在拱顶。     

深埋长隧道地应力测量与岩爆预测分析

岩爆等地质灾害是深埋隧道施工中常遇到的工程地质问题,而地应力测量则是进行隧道岩爆预测的前提.某高速公路穿越武夷山山区,将建成最大埋深达620 m,长约4 km的深埋长隧道,围岩性脆强度高,具有岩爆倾向性.为优化设计并指导施工,在该隧道布置了1个深钻孔进行了水压致裂法地应力测量.介绍了水压致裂法地应力测试原理,分析了实测地应力,及其与地形地貌和区域构造的关系,并在地应力分析的基础上进行了多种方法的岩爆预测.研究表明,当隧道埋深超过400 m后,有发生弱到中岩爆的可能,在施工中应采取合理的开挖方式和安全防爆措施.     

太岳山深埋长隧道地应力场研究及其应用

山西省黎城至霍州高速公路的太岳山隧道属于典型的深埋长隧道,采用水压致裂方法对工程区ZK6勘探钻孔进行了地应力测试。测试数据表明：工程区原岩应力主要为水平构造应力,总体应力场特征呈典型的构造应力场类型,隧道围岩属高应力水平。基于实测结果,分析了水平主应力随埋藏深度的变化规律,并论述了侧压系数、侧压比与埋藏深度的关系。通过对初始应力场进行有限元数值模拟可得,实测值与回归值吻合较好,模拟结果也良好反映了该区地应力分布规律。在应力分析的基础上,探讨了地应力场与隧道轴线布置方向的关系、隧道开挖形状的选取和岩爆预测等工程应用问题。     

某水电站坝址区地应力场分布特征研究

以现场实测地应力资料为依据,结合震源机制解方法,对某水电站右岸实测地应力场进行了分析,拟合了地应力场的数学表达式,并推演研究了工程区域地应力场的分布特征,结果表明：某水电站工程区域位于高山峡谷地带,经历了多次构造运动,地应力场主要受区域构造运动的影响,这种影响对水平方向的构造应力尤为剧烈;工程区域地应力场总体表现为竖直应力略小于自重应力,最大水平主应力以构造应力为主,其值约为20 MPa。     

基于应力解除法的九岭山隧道洞壁二次应力场分布规律研究

为了解九岭山隧道开挖后洞壁二次应力场分布规律及其与岩爆发生状况之间的关联性,采用应力解除法沿九岭山隧道全线选取岩体完整,受开挖扰动小的部位进行了洞壁二次应力的实测,并结合现场岩爆实际发生情况,对洞壁二次应力场的分布规律进行综合对比分析,并结合应力判据对岩爆进行了二次准确预测。研究结果表明:洞壁二次应力值与隧道埋深呈现近似线性关系,二次应力量值呈现σ_1σ_θσ_xσ_3τ_(xy)的特征;洞壁切向应力σ_θ最大为63.944 MPa,最大主应力σ_1最大值为77.17 MPa,二者量值相差7.5%,对岩爆的发生均起主导作用;洞室开挖后的洞壁切向应力σ_θ与埋深的相关系数为0.933 23,相比最大主应力σ_1与埋深的相关系数0.897 22,σ_θ与埋深的相关性更好;隧道开挖后,切向应力σ_θ在30～50 MPa范围内时可初步判定将可能发生微岩爆,σ_θ大于50 MPa时可初步判定将可能发生中等岩爆;以此为基础,再结合应力判据可对岩爆发生等级做出准确预测。研究成果为高地应力硬岩隧道岩爆预测提供新的思路。