矿山地应力测试方案

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矿山地应力测试方案

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-矿山地应力测试工作方案湖北省XXXXXX勘察院2023年4月目录1 前言............................... 错误!未定义书签。

2 地应力旳基本原理........................ 错误!未定义书签。

2.1 地应力旳基本概念...................... 错误!未定义书签。

2.2 地应力旳构成部分和影响原因............ 错误!未定义书签。

2.3 地应力场旳变化规律.................... 错误!未定义书签。

2.4 我国地应力场旳区域划分................ 错误!未定义书签。

3 水压致裂法试验简介...................... 错误!未定义书签。

3.1 水压致裂法基本原理.................... 错误!未定义书签。

3.2 水压致裂法地应力测量旳重要设备 ......... 错误!未定义书签。

3.3 水压致裂法测试环节..................... 错误!未定义书签。

4 测试成果................................ 错误!未定义书签。

4.1 参数确定.............................. 错误!未定义书签。

4.2 现场实测.............................. 错误!未定义书签。

5 测试成果综合分析........................ 错误!未定义书签。

5.1 试验成果旳可靠性分析.................. 错误!未定义书签。

5.2 最大水平主应力旳量级.................. 错误!未定义书签。

5.3 最大水平主应力旳方向.................. 错误!未定义书签。

5.4 侧压系数及应力构成分析................ 错误!未定义书签。

深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术

深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术

深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术近年来,深井巷道围岩塌陷事故频发,给煤矿生产带来了极大的危害和损失。

为了保证井下工作人员的安全和煤矿的正常生产,对于深井巷道围岩的应力分布规律的测试和控制技术的研究变得十分重要。

本文将从测试方法和控制技术两方面探讨深井巷道围岩地应力分布规律测试及控制技术。

一、测试方法1、钻孔法钻孔法是最常用的测试深井巷道围岩地应力分布规律的方法。

通过在围岩中钻一定深度的孔洞,测定围岩中不同深度的应力值,从而得出围岩的应力分布规律。

钻孔法不仅测试精度高,而且速度快,对立即掌握围岩应力情况十分有利。

如果要求精度更高,还可以使用测微计、电测点等设备辅助测量。

2、红外线法红外线法是一种非接触式的测试方法。

通过使用红外线扫描仪和热像仪来记录巷道围岩的温度分布,进而测定围岩中的热应力分布,从而推导得出围岩地应力分布规律。

该方法测试过程不需要人员进入巷道,减少了工作人员的安全风险。

但是,由于围岩的温度变化受到许多因素(如气流、地温、水温等)的干扰,该方法的测试精度相对较低。

3、衬砌变形法衬砌变形法是一种通过测定巷道内衬砌的变形情况,推导出围岩地应力分布规律的方法。

该方法依靠衬砌的弹性形变来估计围岩的应力状态。

衬砌变形法能够实时监测巷道围岩变形,尤其在有活动性煤层的支护工程中有重要的应用价值。

二、控制技术1、钢丝网隧道衬砌支护技术钢丝网隧道衬砌支护技术首先在巷道壁上铺设钢筋网,然后注入混凝土,形成固定的隧道衬砌。

该技术能够承受较大的围岩应力,大幅度提高了巷道的承载能力。

2、岩石锚杆加固技术岩石锚杆加固技术是指将钢筋或钢板插入巷道围岩中,然后将锚杆和巷道围岩胶接固定。

该方法可承受恶劣环境下的巷道围岩应力,延长了巷道使用寿命。

3、压力释放技术压力释放技术是通过钻孔工程在巷道围岩中开凿孔洞,将压力释放到较低的地层,以实现围岩的松弛减压。

该方法在一定程度上缓解了巷道围岩应力,有效预防了围岩坍塌。

地应力测量方法及其需要注意的问题

地应力测量方法及其需要注意的问题

地应力测量方法及其需要注意的问题地应力是指存在于地壳中的内应力。

主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。

地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。

地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用,近年来随着我国社会经济的持续快速发展,我国水电领域工程建设保持着较快增长势头,工程建设地点向江河源头、高山峡谷地带延伸,工程建设内容往往包含深埋长深隧道,大跨度、大尺度地下厂房等,在这种情况下,我国地应力测试事业也取得了长足的进步,各种试验手段、测试方法层出不穷,并取得一定的成果。

1地应力测量方法1.1 应力解除法应力解除法是以弹性理论为基础,它把一定范围内的岩体视为均质的、各向同性的完全弹性体。

这一测量方法的实质是在被测虚力场的岩体中选定测点,在测点位置安设测量元件,然后在所安装的测量元件周围掏槽或套孔,使安设有测量元件的岩石与周围岩体分离,也就是使这一部分岩石从被测应力场作用之下解脱出来。

此时,测点岩石将由于外力的消失而产生弹性恢复变形。

通过测量元件将这一变形记录下来,即可按弹性理论来确定被测应力场的3个主应力的大小、方向和倾角。

应力解除法测量地应力的方法有:孔底应变计、孔径应变计、孔壁应变计、空心包体应力计等方法,其中孔底应变计、孔径应变计只能测出二维应力,若用它测三维应力,则需要打交于一点互不平行的三个钻孔。

采用孔壁应变计和特殊制作的空心包体式孔壁的应力计只需要打1个钻孔就可测出三维应力。

1949年奥尔森(O.J.Olson)第一次将应力解除法用于岩石应力测试以来,套孔应力解除法发展为技术上比较成熟的一种原岩应力测量方法。

套孔应力解除法具有测量灵敏度高、测量结果可靠、可以在深孔中进行测量测点的三维应力状态(需要利用三孔交汇的方法)等特点。

因此,利用套孔应力解除法可以较为准确地测量矿山岩体的原岩应力。

潞新矿区地应力测试及分析

潞新矿区地应力测试及分析

是 两 个 互相 垂 直 的水 平应 力 作 用于 图 1中 的一 个 带 圆孔 的无 限大平 面上 。基 于弹 性 力学计 算原 理得 知 , 圆孔 孔壁 域 差 异 明显 。 通 过 巷 道 围 岩地 质 力 学 研 究 为今 后 全矿 各 工 作 面 的 巷 夹角 9 0度 的 A、 B两 点 的应 力分 别是 : 道布置、 支 护 设计 、 施 工 维 护 等 提 供 基 础 参数 和科 学 依 据 , 增 强 矿 区
先进 的生 产工 艺 、 技 术 等取 得 了施 工 的优 秀 5 . 5 为提 高施 工效 率 , 要 采用 多工 序平 行 交 叉 了巷 道安 全优 质 高 效 式 。通 过巷 道施 工工 艺 分析 , 平行作 业 采取 的施 工 方式 主 成 绩 , 实际 施 工 中 月进尺 连 续 3个 月 突破 了百 米 , 最 高 达 要就 是 掘进和 支护。在 巷 道快 速施 工 中 , 组 织如 下 工序平 掘进 , 到 了 1 0 9 m 的良好成 绩 , 取 得 了较 好 的社会 经济 效益。 行作业 : ① 交接班与工作面安全检查工作平行作业 ; ② 检
潞 新 矿 区地应 力测 试 及 分析
方 云 龙 ( 潞安新疆煤化工( 集团) 有限公司生产技术处)
摘要 : 煤 岩 体 地 质 力 学参 数 是 一 切 与 岩体 力学 有 关 的理 论 研 究 、 性: 二是 岩石 中主应 力之一 的 方向与钻 孔轴 。 据此, 水 压致
工 程 设 计 及 施 工 的基 础 , 它 的准 确 性 直 接 影 响 巷 道 支护 的设 计 。 水 压 裂 的力 学模 型便 可进 一步 简化 为平 面 问题 。具 体来 讲 , 就 致 裂地 应 力 测 试 表 明 :潞新 矿 区井 下 应 力 场在 量 值 上 属 于 中 等偏 低 应 力值 区域 , 水 平 构 造 应 力 占优 势 , 矿 区 应 力场 量 值 和 应 力 场 类 型 区

CUMT-矿山岩体力学地应力测量

CUMT-矿山岩体力学地应力测量
E.R.Hoskings等人根据USBM孔径变形计使用10年积累的资 料,得出结论:
USBM孔径变形计在良好岩石条件下,测量 成功率80%以上;而在极为破碎的岩石条件 下,成功率仅为5%。 USBM孔径变形计测量数量误差20~100%, 方向误差10 ~25%。
16d(1 E 2) (U 2 2 1 U (U 2 1 U U 3)2 )2(U 2U 3)2(U 3U 1)2
CUMT-矿山岩体力学地应力 测量
§7.1.0 基本概念
(1)地应力:
英语名称:virgin stress of rock (rock mass) initial stress of rock (rock mass)
指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力。 也称原岩应力、初始应力。
§7.1.0 基本概念
2、测量步骤: (1)试件准备:测三维应力状态,须沿6 个方向制备试件,每个方向15~25块。 (2)声发射测试:加载速率恒定。 (3)计算地应力:
§7.3.4 声发射法
图7-15 应力-声发射 事件试验曲线图
§7.3.4 声发射法
3、特点分析: (1)最大历史应力与地应力; (2)不能测定比较软弱疏松岩体中的应力。
(2)原岩:
英文名称:virgin/initial rock 指未受采掘影响的天然岩体。
(3)原岩应力场:
英文名称:virgin/initial stress field of rock 指原岩应力在岩体内的分布。
§7.1.0 基本概念
(4)自重应力:
英文名称:gravity stress 指由于上覆岩层重力引起的应力。 也称岩重应力。
构造应力和重力应力是地应力的主要组成部分。
(1)5000万年前的地球; (2)1亿年前的地球; (3)1.7亿年前的地球; (4)2亿年前的地球。

(整理)地质力学测试

(整理)地质力学测试

煤矿急倾斜煤层——地应力学测试方案1 前言1.1 地质力学的基础地位巷道围岩是一个极其复杂的地质体。

与其它工程材料相比,它具有两大特点:其一是岩体内部含有各种各样的不连续面,如节理、裂隙等,这些不连续面的存在显著改变了岩体的强度特征和变形特征,致使岩块与岩体的强度相差悬殊;其二是岩体含有内应力,地应力场的大小和方向都显著影响着围岩的变形和破坏。

因此,一切与围岩有关的工作,如巷道布置、巷道支护设计,特别是锚杆支护设计,都离不开对围岩地质力学特征的充分了解。

地应力是引起采矿及其他各种地下工程变形和破坏的根本作用力。

巷道围岩变形和破坏取决于地应力、围岩性质及支护方式。

地应力的大小和方向对巷道围岩稳定影响极大。

地应力测量是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现地下工程开挖设计科学化的必要前提。

支护设计是锚杆支护中的一项关键技术,对充分发挥锚杆支护的优越性和保证巷道的安全具有十分重要的意义。

如果支护形式和参数选择不合理,就会造成两个极端:其一是支护强度太高,不仅浪费支护材料,而且影响掘进速度;其二是支护强度不够,不能有效控制围岩变形,出现冒顶事故。

为了对采矿工程进行科学合理的开挖设计和施工,就必须对影响工程稳定性的各种因素进行充分调查。

在诸多的影响岩体开挖工程稳定性的因素中,地应力状态是最重要最根本的因素之一。

近几年来,随着煤巷锚杆支护技术的迅速发展,作为该技术中的关键内容之一,巷道围岩地质力学测试也逐步得到重视,测试结果应用于支护设计,显著提高了支护设计的合理性和可靠性。

锚杆支护有多种设计方法,目前,动态信息设计法得到广泛认可与应用。

动态信息法具有两大特点:其一,设计不是一次完成的,而是一个动态过程;其二,设计充分利用每个过程中提供的信息,实时进行信息收集、信息分析与信息反馈。

该设计方法包括五部分:巷道围岩地质力学评估、初始设计、井下监测、信息反馈与修正设计。

其中,巷道围岩地质力学测试与评估是锚杆支护设计的必要基础,包括:①巷道围岩岩性和强度。

北岭煤矿地应力测量及应力状态分析

北岭煤矿地应力测量及应力状态分析

北岭煤矿地应力测量及应力状态分析
北岭煤矿是我国重要的煤炭资源开采地之一,地下煤炭开采会对矿井
内的应力状态产生较大的影响。

为了确保矿井的安全运营,对矿岩的地应
力进行测量和分析是非常重要的。

北岭煤矿地应力测量工作主要通过矿山测量和钻孔测量两种方式进行。

矿山测量方式主要是通过在矿井巷道上架设应力测量设备,直接测量应力
数值。

钻孔测量方式通过在矿井的岩体中钻孔,并在钻孔中安装应力仪器,从而测量岩体的地应力。

地应力测量分析工作主要包括地应力大小的测量和应力状态分析两个
方面。

地应力大小的测量是通过测量仪器获得的数值来反映地应力的大小。

根据测量结果,可以判断地下煤体的开采对岩体周围的地应力状态产生的
影响程度,从而为矿井的安全运营提供依据。

应力状态分析是根据地应力大小的测量结果,结合矿山的地理地质情况,通过数学模型进行分析,得出地应力分布和变化规律。

应力状态分析
包括应力空间分布分析和应力演化规律分析两个方面。

应力空间分布分析
可以揭示地下岩体的应力分布特点,指导矿井的合理布置和支护设计。


力演化规律分析可以通过对时间序列数据进行处理,得出地应力的变化规律,为矿井的长期稳定运营提供依据。

北岭煤矿地应力测量及应力状态分析的结果将直接影响到矿井的安全
运营。

准确测量地应力,分析应力状态变化规律,可以指导矿井的合理布
置和支护设计,提高矿井的安全性和效益性。

同时,地应力测量和分析工
作也可以为其他类似的矿山提供借鉴和参考,为我国煤炭资源的开采和利
用提供技术支持。

矿山地应力测试方案样本

矿山地应力测试方案样本

-矿山地应力测试工作方案湖北省XXXXXX勘察院4月目录1 前言............................... 错误!未定义书签。

2 地应力的基本原理 ....................... 错误!未定义书签。

2.1 地应力的基本概念 ..................... 错误!未定义书签。

2.2 地应力的组成部分和影响因素............ 错误!未定义书签。

2.3 地应力场的变化规律 ................... 错误!未定义书签。

2.4 中国地应力场的区域划分 ............... 错误!未定义书签。

3 水压致裂法试验介绍 ..................... 错误!未定义书签。

3.1 水压致裂法基本原理 ................... 错误!未定义书签。

3.2 水压致裂法地应力测量的主要设备......... 错误!未定义书签。

3.3 水压致裂法测试步骤.................... 错误!未定义书签。

4 测试结果 ............................... 错误!未定义书签。

4.1 参数确定 ............................. 错误!未定义书签。

4.2 现场实测 ............................. 错误!未定义书签。

5 测试成果综合分析 ....................... 错误!未定义书签。

5.1 试验结果的可靠性分析 ................. 错误!未定义书签。

5.2 最大水平主应力的量级 ................. 错误!未定义书签。

5.3 最大水平主应力的方向 ................. 错误!未定义书签。

5.4 侧压系数及应力构成分析 ............... 错误!未定义书签。

5.5 分析最大、最小水平主应力与岩层深度的关系错误!未定义书签。

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-矿山地应力测试工作方案省XXXXXX勘察院2015年4月目录1 前言 (2)2 地应力的基本原理 (2)2.1 地应力的基本概念 (2)2.2 地应力的组成部分和影响因素 (3)2.3 地应力场的变化规律 (5)2.4 我国地应力场的区域划分 (8)3 水压致裂法试验介绍 (9)3.1 水压致裂法基本原理 (9)3.2 水压致裂法地应力测量的主要设备 (14)3.3 水压致裂法测试步骤 (15)4 测试结果 (17)4.1 参数确定 (17)4.2 现场实测 (18)5 测试成果综合分析 (21)5.1 试验结果的可靠性分析 (21)5.2 最大水平主应力的量级 (21)5.3 最大水平主应力的方向 (21)5.4 侧压系数及应力构成分析 (21)5.5 分析最大、最小水平主应力与岩层深度的关系 (22)6 地应力场反演分析 (23)6.1 有限元数学模型多元回归分析法基本原理 (24)6.2回归结果分析 (25)1 前 言地应力是引起采矿和其他各种地下或露天岩土开挖工程变形和破坏的根本作用力,是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析,实现岩土工程开挖设计和决策科学化的必要前提。

地应力是所有地下工程,包括地下采场、巷道地压显现的根本来源。

地应力是存在于地层中的天然应力,也称原岩应力。

在没有开挖工程扰动的情况下,岩体处于原始平衡状态。

地下巷道或采场的开挖,打破了原始平衡状态,导致地应力的释放,从而引起岩体的变形和向自由面的位移,引起围岩应力的重新分布。

围岩的过量位移和应力集中将导致围岩局部的或整体的失稳和破坏,这就是地压形成的过程和机理。

因此,从本质上来定义,地压就是岩体因受开挖扰动而产生的力学效应。

它与岩体的受力状态、岩体结构和重量、岩体物理力学性质、工程地质条件以及时间等因素有关。

2 地应力的基本原理2.1 地应力的基本概念蓄存在岩体部未受扰动的应力,称之为地应力(Insitu stress 或Geostress),它是岩体中存在的一种固有力学状态,是岩体区别于其它固体如土体的最基本特征。

地应力的概念最早是由瑞士地质学家海姆(Heim ,1905-1912)提出。

他认为,岩体中有应力存在,并处于近似静水压力状态。

应力的大小等于上覆岩体的自重,即岩体中各个方向的应力均等于H γ(γ为岩体的重度,H 为研究点的深度)。

此后,金尼克(1926)又根据弹性理论分析,假定岩体是均匀、连续的弹性介质,提出岩体的铅垂应力为H γ,而水平应力应等于H γμμ-1的假说(μ为岩石的泊松比,μμ-1为侧压系数)。

按照金尼克的理论,海姆假说只是金尼克假说在5.0=μ时的一个特例。

然而,随着地应力现场实测资料的积累,表明在浅层的地应力并不符合海姆和金尼克假说。

瑞典哈斯特(Hast.N)于1952-1953年应用压磁式应力计在斯堪的纳维亚半岛的4个矿区进行了地应力实验。

结果表明,实测的水平应力普遍比铅垂应力要高。

此后,许多国家相继发展了多种在钻孔中测量地应力的方法,也都得到了相似的结论。

1978年霍克和布朗(Hoek & Brown)在研究了大量的实测地应力资料后指出,一般而言,岩体结构中的铅垂向地应力主要由上覆岩体的自重产生,水平向地应力介于同一深度的铅垂向地应力分量的一半到3倍左右,深部岩体(距地表千米以上)的应力状态,比较接近海姆假说。

2.2 地应力的组成部分和影响因素地应力主要由五个部分组成,即岩体自重、地质构造、地形势、剥蚀作用和封闭应力。

自重应力是地心对岩体的引力。

地质构造运动引起的应力,包括古地质构造运动应力和新构造运动应力,前者是地质历史上由于构造运动残留于岩体部的应力,也称构造残余应力;后者是现今正在形成某种构造体系和构造型式的应力。

地形势与剥蚀作用引起的应力仅仅表现在局部的应力场会受到影响。

例如,高山峡谷或深切山谷底部的应力往往比较集中;地表剥蚀会使该处地应力的铅垂方向分量降低得较多,而水平分量基本保持不变。

封闭应力是地壳经受高温、高压引起的岩石变形时,由于岩石颗粒的晶体之间发生摩擦,部分变形受到阻碍而将应力封闭在岩石之中,并处于平衡状态,即使卸载,其变形往往不能完全恢复,故称封闭应力。

一般认为,浅层岩体中地应力的分布有以下5个方面的影响因素。

2.2.1 地质构造对地应力的影响☆地质构造对地应力的影响主要表现在影响应力的分布和传递方面;☆在均匀应力场中,断裂构造对地应力量值和方向的影响是局部的;☆在同一地质构造单元,被断层或其它大结构面切割的各大块体中的地应力量值和方向均较一致,而靠近断裂或其它分离面附近,特别是在拐弯处、分叉处及两端,因为都是应力集中地带,其量值和方向均有较大变化;☆在活动断层附近和地震区,地应力的量值和方向均有较大变化。

2.2.2 地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响地形地貌对地应力的影响十分复杂,至今没有统一的结论。

剥蚀作用对地应力有显著的影响。

剥蚀前,岩体存在一定量值的铅垂应力和水平应力。

剥蚀后,铅垂应力降低得较多,而水平应力降低得比较少,基本上保持原来的应力量值。

2.2.3 岩石力学性质对地应力的影响从能量积累的观点来看,岩体地应力是能量积累与释放的结果。

岩体地应力的上限必然受到岩体强度的限制。

因此,岩石力学性质对地应力的影响是显而易见的。

杰格尔(Jaeger)曾提出地应力与岩石的抗压强度成正比的概念。

光煜、白世伟通过大量的统计资料提出用岩体弹性模量(E)来评价岩石力学性质与地应力的关系。

统计结果表明,E=50GPa以上的岩体,岩体中的地应力一般为10-30MPa, 而E小于10GPa的岩体,地应力很少超过10MPa。

他们的统计结果还表明,在相同的地质环境中,当岩体的弹性模量分别2GPa和100GPa时,地应力值分别为3MPa和30MPa。

因此,弹性模量较大的岩体有利于地应力的积累,其地应力值也往往较高。

2.2.4 水对地应力的影响水对岩体中地应力的影响是显而易见的。

由于岩体中水的存在而形成的岩石孔隙水压力于岩石骨架承受的应力共同组成岩体的地应力。

因此,孔隙水压力高的地区,岩体地应力的量值也会相应增加。

2.2.5 温度对地应力的影响岩体温度对地应力的影响主要表现在两个方面:地温梯度和岩体局部受温度影响。

一般而言,岩体温度应力为压应力,并随深度的增加而增加,因此,随着地温梯度的增加,地应力的量值有增加的趋势。

当岩体局部受温度影响时,由于温度分布不均匀,会产生收缩和膨胀,导致岩体部产生应力,影响岩体的地应力量值。

2.3 地应力场的变化规律由于地应力的非均匀性以及地质构造、地形和岩体力学特性等的影响,地应力的变化规律没有明显的确定性。

但从实测资料来看,浅层(深度小于3000米)地应力总体上遵循如下的规律:2.3.1 地应力是一个相对稳定的非稳定应力场岩体中地应力除地壳深层外,绝大多数是以水平应力为主的三向不等压的三维应力场。

三个主应力的量值和方向随着空间位置和时间的变化而变化。

地应力在空间上的变化程度,就一个小围来讲,例如一个水利枢纽工程或矿山工程,地应力的量值和方向从一个地段到另一个地段发生变化。

但对大的区域整体而言,地应力的变化特别是最大主应力的方向是不大的,例如,我北地区,地应力的主导方向为北西西和近东西向。

地应力的量值和方向在时间上的变化,就人类工程活动所延续的时间而言,变化是缓慢的,可以忽略不计。

2.3.2 实测铅垂应力基本上等于上覆岩层重量布朗(Brown)在总结世界上大量的地应力现场实验资料表明,在深度为25~2700米围,地应力的铅垂向分量基本上等于上覆岩层重量,除少数实验点偏离较远之外(分散度小于5%),其随深度的变化按照岩石重度成线性增加,如图4.1所示。

2.3.3 水平应力分量普遍大于铅垂应力分量国外地应力现场实验结果表明,在较浅地层中,地应力的水平向应力分量绝大多数大于铅垂向分量。

最大水平向应力与铅垂向应力比值(侧压系数)一般为0.5~5.5,大部分在0.8~1.2之间。

最大值甚至达到30或更大。

目前,国外习惯采用两个水平方向应力的平均值av h .σ与铅垂向应力的比值v σ的比值来表示侧压系数。

此比值一般在0.5~5.0之间,我国的实测值大多数在0.3~3.0之间,如表3.1所示。

表3.1 v av h σσ/.的统计结果2.3.4 平均水平应力与铅垂应力比值(侧压系数λ)同深度之间关系侧压系数v av h σσ/.是表征地区地应力特性的主要指标之一。

一般而言,该值随深度增加而减小,但在不同区域,有较大差异。

布朗(Brown)根据图3.1的统计结果提出下式来描述这种变化趋势:5.015003.0100+≤≤+H H λ (1) 已有的现场实验资料也表明(图3.2),在钻孔深度较浅(小于1000米)时,λ比较分散,数值也较大。

随着深度的增加,λ的分散减小,并且向趋于1附近集中,类似前述的海姆假说的静水压力状态。

2.3.5 最大水平主应力方向与地质构造的关系岩体中现存的最大水平主应力方向主要取决于现在的地质构造应力场。

现场实验结果表明,最大主应力方向与地质构造的关系十分复杂,有的地区最大主应力场方向与构造线垂直,有的则平行。

图3.1 地应力的铅垂向分量随深度的变化规律图3.2 地应力的侧压系数随深度的变化规律2.4 我国地应力场的区域划分根据大量的现场实验结果,我国地应力场的最大水平主应力方向有较明显的分区特征,如图3.3所示。

华北地区,主压应力方向以太行山为界,太行山以东的华北平原及其周边山区,其主压应力方向为近东西向;太行山以西,主压应力方向近东南。

岭构造带以南,主压应力方向为北西西至北西向。

东北地区主压应力方向以北东东为主。

西部地区测得的主压应力方向以北北向为主,个别近东南方向。

地应力量值在我国的东西部地区有较大的差别。

东部地区的地应力量值比较低,在300m深度,一般地应力最大值为8MPa左右。

西部地区,地应力量值比较高。

例如,在二滩水电站实测的水平最大主应力量值在山谷应力集中处高达40-65MPa。

图3.3 我国地应力场的最大水平主应力方向分布3 水压致裂法试验介绍国际岩石力学学会测试方法委员会1987年颁布了“测定岩石应力的建议方法”。

包括USBM型钻孔孔径变形计的钻孔孔径变形测量法、CSIR(CSIRO)型钻孔三轴应变计钻孔孔壁应变测量法、水压致裂法和岩体表面应力的应力恢复测量法。

与其它三种测量方法相比,水压致裂法具有以下其它优点:☆测量深度深;☆资料整理时不需要岩石弹性参数参与计算,可以避免因岩石弹性参数取值不准引起的误差;☆岩壁受力围较广(钻孔承压段程度可达1-2米),可以避免“点”应力状态的局限性和地质条件不均匀性的影响;☆操作简单,测试周期短。

因此,水压致裂法广泛地应用于水电、交通、矿山等岩石工程以及地球动力学研究的各个领域。

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