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新疆某高放废物预选处置库区地应力测量研究

岩石力学与工程学报 2017年第4期36卷 917-927页

作者：牛琳琳陈群策丰成君孟文何建国中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地质科学院地质力学研究所国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081 核工业北京地质研究院北京100029

为了获得预选处置库区现今地应力的赋存特征,在该区花岗岩体内的4个深钻孔中采用水压致裂方法进行地应力测量。基于钻孔岩芯编录结果,在0~700 m深度范围内,成功取得地应力量值和最大水平主应力方向数据。依据获取的地应力实测资料,结合... 详细信息

为了获得预选处置库区现今地应力的赋存特征,在该区花岗岩体内的4个深钻孔中采用水压致裂方法进行地应力测量。基于钻孔岩芯编录结果,在0~700 m深度范围内,成功取得地应力量值和最大水平主应力方向数据。依据获取的地应力实测资料,结合拜尔利定律和断层摩擦库伦准则,对预选区的地应力状态及断层活动性进行分析。结果表明:(1)3个主应力随深度呈现出较好的线性关系;(2)测试深度范围内,水平应力普遍高于垂向应力,预选区构造应力占主导地位,且随深度的增加逐渐减弱,岩体北部的水平力作用强于中部及南部,南部最弱;(3)最大水平应力优势方位为NEE,与区域构造应力场方向基本吻合,自青藏高原内部及边缘到东天山地区,现今最大主应力的作用方向表现为由NE^NEE的变化规律;(4)预选区地应力量值未达到断层摩擦滑动临界值,断层活动性较弱;(5)研究成果为处置库的开挖设计和稳定性评价提供科学的指导,实测资料填补了该区域地应力数据的空白,为我国西部地区地应力场分布规律研究提供重要参考资料。

关键词：岩石力学高放废物地质处置阿奇山地应力水压致裂法应力场分布

中国南海海域北部地区现今地应力实测及综合分析研究

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地球物理学报 2014年第8期57卷 2518-2529页

作者：陈群策范桃园李绪深何胜林张重远孟文国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057

南海北部区域现今地应力场的状态和分布特征是进行海洋资源开发、地质环境和工程安全评价的主要参考依据,也是地球动力学研究的主要内容之一.由于受到测量技术水平和自然条件等因素的影响,整个南海海域的地应力研究程度还比较低,有待于... 详细信息

南海北部区域现今地应力场的状态和分布特征是进行海洋资源开发、地质环境和工程安全评价的主要参考依据,也是地球动力学研究的主要内容之一.由于受到测量技术水平和自然条件等因素的影响,整个南海海域的地应力研究程度还比较低,有待于对该区域的地应力场的状态和控制因素进行较深入和细致的研究.原地地应力测量是直接获取地壳浅表层现今主应力大小和方向特征的有效途径,同时利用海上油气田测井FMI资料能够有效地提取地应力信息.结合区域构造环境,在实测地应力约束条件下,数值模拟方法能够有效地推测区域地应力的状态和分布特征.在海南省乐东县开展了水压致裂原地地应力测量,测量获得的最大主应力方向区间为NW-NWW向.根据Byerlee准则判别,钻孔附近的地应力远远小于引起断层活动地应力值的下限,钻孔邻近区域的断层活动性较弱.对南海北部边缘海盆地有限的FMI测井资料进行地应力解译,获得莺歌海的最大主应力优势方位为NWNNW向,琼东南的最大主应力优势方位为NWW向.在对南海海域北部区域的板块构造环境和地球动力学背景分析的基础上,以上述地应力观测数据以及震源机制解资料为约束,对该区域现今地应力场进行了数值模拟分析,模拟结果表明,由于受印度板块、菲律宾板块和欧亚板块不同程度的影响,南海北部区域的地应力分布特征呈现了不同区域分化的趋势.在靠近台湾岛区域,主要受到菲律宾板块与欧亚板块发生碰撞的影响,最大主应力方向为近E-W向;沿着滨海海岸带向西,由于受到欧亚板块在马尼拉海沟向下俯冲形成的拉伸作用,最大主应力的方向逐渐转换为S-N向、NW向.

关键词：南海北部地应力水压致裂 FMI 有限元模拟

中国高放废物地质处置地下实验室场址深部岩体地应力测量及工程应用

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中南大学学报（自然科学版） 2021年第8期52卷 2634-2645页

作者：赵星光王驹秦向辉陈群策核工业北京地质院国家原子能机构高放废物地质处置创新中心北京100029 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

为了给我国高放废物地质处置地下实验室工程设计提供应力边界条件,采用水压致裂法,在场址内部的4个钻孔中进行地应力测量,完成90段压裂试验和34段水压裂隙印模试验,根据测得的地应力及其方向,揭示场址应力场的分布特征。基于场址地应力... 详细信息

为了给我国高放废物地质处置地下实验室工程设计提供应力边界条件,采用水压致裂法,在场址内部的4个钻孔中进行地应力测量,完成90段压裂试验和34段水压裂隙印模试验,根据测得的地应力及其方向,揭示场址应力场的分布特征。基于场址地应力分布规律,结合室内测定的场址岩石启裂应力参数,根据地下实验室初步设计方案,进行地下实验室主体结构受力行为数值模拟。研究结果表明:场址岩体地应力随深度的增加表现出逐渐增大的趋势,在深度为60~600 m范围内,最大水平主应力(σH)小于25 MPa,与场址钻孔岩石的单轴压缩强度相比为低地应力水平。同时,σH普遍大于垂直应力(σv),表明场址地应力场主要受水平构造应力的控制。此外,所有测点的σH方向均为NE,优势方向为NEE,平均为N55°E,与北山预选区地壳运动速度矢量基本一致。获得了斜坡道、竖井和水平巷道启裂指标的分布特征,为完善试验巷道和硐室的布置方案提供了科学依据。

关键词：高放废物地质处置北山地下实验室场址地应力场启裂应力

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冀东南堡储气库射孔段分层地应力测量

油气储运 2022年

作者：杨跃辉高广亮王芳李超锋万文瑾孙东生陈群策中国地质科学院地质力学研究所.自然资源部活动构造与地质安全重点实验室中国石油冀东油田公司

地应力是地下储气库上限运行压力确定、地质体稳定性评价及库区断层活动性分析等方面的重要基础数据。介绍了射孔段分层地应力测量方法、测试设备及施工流程，并利用该方法实测获取冀东油田堡古2区块NP36-X井4 003.8～4 183.4 m深度范围...

地应力是地下储气库上限运行压力确定、地质体稳定性评价及库区断层活动性分析等方面的重要基础数据。介绍了射孔段分层地应力测量方法、测试设备及施工流程，并利用该方法实测获取冀东油田堡古2区块NP36-X井4 003.8～4 183.4 m深度范围内2个储层段和3个泥岩盖层段的最小主应力。结果表明：每个层段均进行3个以上回次的重复测试，多个回次的裂缝闭合压力具有较好一致性且相对误差均小于5%；利用多种裂缝闭合压力分析方法，确定NP36-X井泥岩盖层内最小主应力介于72.40～74.27 MPa；利用裂缝扩展压力和注入流量综合确定高渗储层的最小主应力介于54.89～60.25 MPa。该方法是在老井射孔段分层地应力测量方法上的探索，特别是基于裂缝扩展压力和注入流量的现场应用试验，一定程度上可弥补经典水压致裂地应力测量方法不适用于高渗地层的问题。

关键词：

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北京地区地应力测量与主要断裂稳定性分析

地球物理学报 2014年第7期57卷 2165-2180页

作者：秦向辉张鹏丰成君孙炜锋谭成轩陈群策彭有如中国地质科学院地质力学研究所北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081 北京市地质工程设计研究院北京101500

2008年汶川地震后,为查明北京地区现今地应力状态、评价断裂稳定性,相继在北京地区开展了5个深孔（600∽1000 m）的水压致裂法地应力测量,并在适宜深度安装了地应力相对变化监测探头,建立了地应力变化监测台站.本文首先利用实测地应力... 详细信息

2008年汶川地震后,为查明北京地区现今地应力状态、评价断裂稳定性,相继在北京地区开展了5个深孔（600∽1000 m）的水压致裂法地应力测量,并在适宜深度安装了地应力相对变化监测探头,建立了地应力变化监测台站.本文首先利用实测地应力数据分析了北京地区地壳浅表层应力状态,结果表明：（1）北京地区千米深度内,最大、最小水平主应力随深度增加梯度系数分别为0.0328和0.0221,侧压系数K_（av）和K_（Hv）值,最大、最小水平主应力之比K_（Hh）值与国内外已有认识基本一致,而水平向剪应力相对强度参数μm值较低;（2）北京地区最大水平主应力优势方向为近EW向,与华北地区构造应力场方向基本一致,同时受区内断裂活动等影响,存在与区域主应力方向偏差的局部应力场;（3）实测数据揭示的应力结构显示,北京地区地壳浅表层最大主应力（σ_1）总体为最大水平主应力（σ_H）,受区域构造演化以及测点附近断裂的影响,中间主应力（σ_2）与最小主应力（σ_3）所对应的实测地应力存在变化,但总体来讲,实测地应力数据揭示的应力结构与北京地区主要断裂性质基本相吻合.其次,基于实测应力数据,采用库仑摩擦滑动准则,结合拜尔定律,并取摩擦系数为0.2∽1.0,初步评价了北京地区主要断裂稳定性,结果显示：（1）在摩擦系数取0.6∽1.0条件下,北京地区现今应力状态尚未达到导致断裂失稳滑动水平,断裂不会出现失稳滑动现象;（2）摩擦系数弱化到0.4时,西峰寺钻孔应力状态满足断裂失稳滑动条件,揭示出八宝山断裂存在失稳滑动可能性,而夏垫一马坊断裂和黄庄一高丽营断裂附近测点应力状态将趋近满足断裂失稳滑动条件,表明这两条断裂有趋向失稳滑动可能性;（3）只有当摩擦系数弱化到0.2时,北京地区主要断裂才可能在现今应力状态出现断裂失稳滑动.本文的认识对北京地区乃至华北地区构造应力场、地震地质研究有重要参考意义.

关键词：北京地区地应力水压致裂法地壳应力状态库仑滑动摩擦准则断裂稳定性

日本M_W9.0级地震对中国华北-东北大陆主要活动断裂带的影响及地震危险性初步探讨

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地学前缘 2013年第6期20卷 123-140页

作者：丰成君张鹏孙炜锋秦向辉陈群策谭成轩中国地质科学院地质力学研究所北京100081 国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室北京100081

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW9.0级地震在中国华北-东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北-东北大陆内主要... 详细信息

根据美国地质调查局USGS发布的有限断层模型,利用线弹性有限元数值模拟方法,反演了2011年3月11日日本MW9.0级地震在中国华北-东北大陆近地表产生的同震水平位移场及同震应力场;在此基础上,计算了日本大地震引起我国华北-东北大陆内主要活动构造带的静态库仑破裂应力变化,进而探讨其对华北-东北地区地震活动的触发效应。结果表明：（1）日本大地震在华北产生向东的水平位移,由东往西逐渐减小,最大水平位移分布在山东半岛及江苏北部等地,约12mm;在东北产生SE-SEE向的水平位移,最大水平位移分布在吉林东北部,约为30mm;模拟水平位移与GPS观测结果基本相符。（2）日本大地震在我国华北-东北大陆近地表产生的同震应力变化主要是水平的,铅直方向应力变化量为0~0.085kPa,近似为0。两个同震水平主应力中,同震最大水平主应力既有压应力也有张应力,量值为0~0.75kPa,从东北到华北,其方向逐渐由NE→NNE→近SN转为NNW向;同震最小水平主应力为张应力,量值为0~3.20kPa,从东北到华北,其方向逐渐从NW→NWW→近EW转为NEE向;总体上,此次日本地震的同震应力效应虽会对华北-东北大陆现今构造应力场产生一定的影响,但影响程度很弱,并不会改变区域现代构造应力场分布格局。（3）华北-东北大陆内主要活动构造带上的库仑破裂应力变化大部分为正值,但其值均不超过1kPa;其中,郯庐断裂带中、东北段和密山—敦化断裂带中、东北段库仑破裂应力增加值最大,约为0.5~0.8kPa;日本大地震对中国华北-东北地区地震活动起加速触发作用,但程度有限,即便如此,继续并深入研究其引起中国华北-东北大陆主要活动构造带库仑破裂应力变化及地震活动危险性分析,对区域防震减灾工作仍有重要的意义。

关键词：日本MW9 0地震有限元数值模拟同震水平位移场库仑破裂应力变化地震危险性

高放废物地质处置库北山预选区新场岩体地应力场分布规律

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岩石力学与工程学报 2014年第A2期33卷 3750-3759页

作者：赵星光王驹马利科苏锐金远新陈群策安其美秦向辉核工业北京地质研究院北京100029 中国地质科学院地质力学研究所北京100081 中国地震局地壳应力研究所北京100085

甘肃北山预选区是我国高放废物地质处置库首选预选区。为掌握区域岩体地应力大小、方向及其分布规律,在预选区新场岩体内进行4个钻孔的水压致裂地应力测量。基于钻孔岩芯编录和钻孔电视成像结果,在0-700 m范围内共开展81段压裂试验,并... 详细信息

甘肃北山预选区是我国高放废物地质处置库首选预选区。为掌握区域岩体地应力大小、方向及其分布规律,在预选区新场岩体内进行4个钻孔的水压致裂地应力测量。基于钻孔岩芯编录和钻孔电视成像结果,在0-700 m范围内共开展81段压裂试验,并在19个测试段内进行印模定向试验,成功获得地应力量值和最大水平应力方向数据。根据压力–时间关系曲线,采用3种不同方法判读瞬时关闭压力参数,保证水平主应力测量结果的精度与可靠性。测量结果表明,新场岩体地应力随着深度的增加而增大,在测量深度范围内,最大水平主应力小于25 MPa,且最大水平主应力普遍高于垂直应力,揭示新场岩体应力场以构造应力为主导的特点。最大水平主应力与垂直应力比率随深度的变化规律表明,构造应力的作用随着深度的增加逐渐减弱,垂直应力作用加强。此外,最大水平主应力的优势方向为NEE,与区域构造应力场方向基本一致,从而证实应力测量结果的准确性。研究成果可为高放废物处置工程的开挖设计及稳定性评价提供科学指导,并为我国西北地区应力场分布规律研究提供重要参考资料。

关键词：岩石力学高放废物地质处置北山新场岩体地应力水压致裂法应力场分布

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水力阶撑试验在水电工程的应用研究

岩土工程学报 2004年第4期26卷 477-481页

作者：毛吉震陈群策张彦山中国地震局地壳应力研究所北京100085

主要通过实例介绍水力阶撑试验的原理、方法过程及在工程设计中的应用。并将多点测试结果进行了对比和综合分析,选取了地下建筑的最佳位置。

关键词：水力阶撑阶撑压力地应力气垫调压

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南迦巴瓦地区地应力场估算与构造稳定性探讨

地质力学学报 2022年第6期28卷 919-937页

作者：丰成君李滨李惠周铭辉张鹏朱思雨任雅哲戚帮申王苗苗谭成轩陈群策中国地质科学院地质力学研究所北京100081 自然资源部活动构造与地质安全重点实验室北京100081 中国地质调查局北京100037 山东省地震局菏泽地震监测中心站山东菏泽274020 中国地质大学(北京) 北京100083 长安大学陕西西安710064

南迦巴瓦地区是喜马拉雅东构造结新构造活动最为强烈的区域,晚第四纪活动断裂发育,地震活动强烈,嘉黎断裂带、东久-米林断裂带及墨脱断裂带等活动断裂构造稳定性直接影响该地区工程规划建设。地应力是区域构造稳定性评价的关键性参数,当... 详细信息

南迦巴瓦地区是喜马拉雅东构造结新构造活动最为强烈的区域,晚第四纪活动断裂发育,地震活动强烈,嘉黎断裂带、东久-米林断裂带及墨脱断裂带等活动断裂构造稳定性直接影响该地区工程规划建设。地应力是区域构造稳定性评价的关键性参数,当前,关于南迦巴瓦地区地应力场研究成果相对缺乏,难以满足交通廊道地质安全风险评价实际需求。基于震源机制解数据,采用应力张量反演方法,揭示南迦巴瓦地区构造应力场最大主应力方向;依据断层滑动失稳临界地应力条件,联合应力形因子和断层摩擦系数反演,估算南迦巴瓦周边不同区域地应力绝对大小。结果表明:南迦巴瓦地区现今地应力场最大主应力方向为北东至北北东向;最大、最小水平主应力大小随深度线性增加梯度分别为0.032~0.0355 MPa/m、0.0227~0.0236 MPa/m,存在非均匀特征,估测结果与原位地应力实测值一致性较好;在当前地应力环境下,南迦巴瓦周边地区主要活动断裂局部段落存在较大的地震危险性。研究成果可为南迦巴瓦地区工程规划建设提供参考。

关键词：南迦巴瓦地应力震源机制解构造稳定性