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雅鲁藏布江断裂带东段现今地应力测量与断层活动性分析

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岩土力学 2024年第4期45卷 1129-1141页

作者：孙炜锋黄火林孙东生孟文陈群策中国地质科学院地质力学研究所自然资源部地应力工程技术创新中心北京100081 中国电建集团华东勘察设计研究院有限公司浙江杭州311122

为获取位于雅鲁藏布江断裂带东段加查县新建水电站工程场区的地应力状态,探讨雅鲁藏布江断裂带东段活动性,采用自主研发的新一代水压致裂地应力测试技术,实测获取了工程场区的地应力状态,并在收集雅鲁藏布江断裂带沿线地应力数据基础上... 详细信息

为获取位于雅鲁藏布江断裂带东段加查县新建水电站工程场区的地应力状态,探讨雅鲁藏布江断裂带东段活动性,采用自主研发的新一代水压致裂地应力测试技术,实测获取了工程场区的地应力状态,并在收集雅鲁藏布江断裂带沿线地应力数据基础上,结合摩尔-库仑破裂准则,对其断层活动性进行了探讨。结果表明:(1)在工程厂区内122.75~418.75 m深度,实测最大水平主应力SH介于6.07~37.62MPa之间,最小水平主应力Sh介于3.13~20.33MPa之间,最大水平主应力优势方向为北北东向;(2)主应力关系总体表现为SH>Sh>Sv(Sv为垂向主应力),应力结构有利于逆断层的孕育和活动;(3)实测及收集的大部分数据应力莫尔圆与摩擦系数为0.6的破坏临界线相交,表明整体上雅鲁藏布江断裂带东段发生滑动失稳的风险较高,其中西侧贡嘎至朗县一带风险高于东侧林芝地区。

关键词：地应力水压致裂法断层活动性雅鲁藏布江断裂青藏高原

松辽盆地深部基底地应力状态:来自松科2井地应力实测数据的证据

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地学前缘 2024年第2期31卷 377-390页

作者：王斌孙东生李阿伟杨跃辉陈群策长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 中国地质科学院地质力学研究所北京100081

松辽盆地基底内的地应力状态是地震等地质灾害研究、盆地动力学分析和油气资源开发利用等领域的重要基础数据。岩心非弹性应变恢复法是近年来发展起来的基于钻孔岩心的近原位三维地应力测量方法。本文将岩心非弹性应变恢复法应用于松辽... 详细信息

松辽盆地基底内的地应力状态是地震等地质灾害研究、盆地动力学分析和油气资源开发利用等领域的重要基础数据。岩心非弹性应变恢复法是近年来发展起来的基于钻孔岩心的近原位三维地应力测量方法。本文将岩心非弹性应变恢复法应用于松辽盆地大陆科学钻探松科2井(SK-2)深部地应力测量,获得了松辽盆地基底内近6~7 km的三维地应力状态,结果表明盆地基底内(6646~6846 m)为走滑断层应力环境(σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)),最大水平主应力方向为近E-W方向。盆地基底内的应力状态与盆地内及周边邻近区域的震源机制解(震源深度7~15 km)所反演的应力环境相吻合。盆地基底处于以E-W向近水平挤压为主导的构造应力场,这种应力状态的形成,可能为西太平洋板块NW向挤压运动背景下,受控于NE-NEE走向的依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂右行走滑产生的次级应力场。研究结果对于认识区域构造应力场背景及松辽盆地的形成与演化过程具有重要参考价值。

关键词：松辽盆地松科二井地应力非弹性应变恢复法震源机制解

爆破震动作用下高地应力巷道动力响应特征与稳定性研究

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振动工程学报 2024年第3期37卷 414-422页

作者：乔国栋刘泽功高魁刘健傅师贵安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽合肥230031

为了研究爆破震动作用下高地应力巷道的动力响应特征及其稳定性,以淮南潘三矿超前预裂卸压爆破扰动瓦斯综合治理巷为工程背景,通过理论分析建立了爆破作业扰动巷道围岩模型,并根据应力波传播理论及波前动量守恒定理推导出了爆破震动作... 详细信息

为了研究爆破震动作用下高地应力巷道的动力响应特征及其稳定性,以淮南潘三矿超前预裂卸压爆破扰动瓦斯综合治理巷为工程背景,通过理论分析建立了爆破作业扰动巷道围岩模型,并根据应力波传播理论及波前动量守恒定理推导出了爆破震动作用下巷道围岩振动方程。使用数值模拟研究了巷道围岩质点峰值振动速度(Peak Particle Velocity,PPV)的衰减特征,从应力分布规律的角度对理论分析进行了补充,并根据模拟结果对巷道围岩稳定性进行了分析。结果表明:巷道围岩振动方程显示,爆炸应力波入射角度的不同会导致巷道围岩不同区域的动态响应特征存在差异。随着爆心距增大,巷道轮廓面附近围岩PPV出现波动,并在自由面处获得最大峰值振速;地应力对巷道围岩PPV具有抑制作用,地应力越大抑制作用越明显,且不同位置围岩的PPV对地应力敏感度存在差异;随着地应力增大,爆破震动作用下巷道围岩受力状态从拉剪变为压剪,最大主应力和剪切应力也随之增大。研究认为随着埋深增加,在对爆破震动作用下巷道围岩的稳定性进行评估时地应力因素不可忽略。对于潘三矿超前预裂卸压爆破工程现场而言,除了巷道的直墙外,墙角、拱墙也是危险区域,应当着重予以加固并加强监测。

关键词：地应力动力响应爆破震动围岩失稳质点峰值振动速度

裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法及应用

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石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 279-289页

作者：杜炳毅高建虎张广智董雪华郭伟张军舵中国石油勘探开发研究院西北分院甘肃兰州730020 中国石油大学(华东) 山东青岛266580 中国石油勘探开发研究院北京100083

页岩储层地应力地震预测法通常运用弹性参数计算水平应力差异比(DHSR),但是存在不足:一是预测方程中含有各向异性参数(裂缝柔度),不容易求取,造成地应力预测难度较大;二是预测方程中的杨氏模量、泊松比等参数是由间接反演求取的,精度较... 详细信息

页岩储层地应力地震预测法通常运用弹性参数计算水平应力差异比(DHSR),但是存在不足:一是预测方程中含有各向异性参数(裂缝柔度),不容易求取,造成地应力预测难度较大;二是预测方程中的杨氏模量、泊松比等参数是由间接反演求取的,精度较低,难以满足页岩气地质工程一体化的要求。为此,提出了基于裂缝密度反演的页岩储层地应力地震预测方法。建立了基于杨氏模量、泊松比和裂缝密度的纵波方位各向异性AVO方程直接反演弹性参数,推导了由泊松比和裂缝密度表示的DHSR公式。根据井数据进行页岩储层各向异性岩石物理建模,并开展叠前方位各向异性反演,利用反演的泊松比和裂缝密度估算DHSR,运用DHSR评价页岩储层的地应力特征。应用实例表明:DHSR越小,水力压裂会产生不同方向的正交复杂裂缝网,可以更好地改造储层的物性和渗流通道,储层改造体积越大,越利于储层压裂;DHSR越大,水力压裂会产生平行于水平最大主应力的非正交平面裂缝,形成孤立裂缝,不利于体积改造。同时,DHSR预测结果与现有的测井地应力计算、压裂监测及产量测试等结果的一致性很高,并且符合地质认识,说明了所提方法的有效性和可靠性。

关键词：地应力页岩气储层各向异性裂缝密度泊松比叠前反演

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改善不同地应力下隧道轮廓爆破成型效果

Journal of Central South University 2024年第3期31卷 930-949页

作者：周子龙王培宇程瑞山陈翠刚蔡鑫 School of Resources and Safety Engineering Central South UniversityChangsha 410083China Center for Infrastructural Monitoring and Protection School of Civil and Mechanical EngineeringCurtin UniversityBentley 6102Australia

含预切空腔的轮廓爆破技术被认为是改善高地应力下隧道轮廓成型的有效方法。然而,对这种爆破技术在不同地应力下性能的研究较少。本文通过校验后的公路隧道数值模型,调查了含预切空腔(PC)的两种典型轮廓爆破技术(即光面爆破(SB)和预裂爆... 详细信息

含预切空腔的轮廓爆破技术被认为是改善高地应力下隧道轮廓成型的有效方法。然而,对这种爆破技术在不同地应力下性能的研究较少。本文通过校验后的公路隧道数值模型,调查了含预切空腔(PC)的两种典型轮廓爆破技术(即光面爆破(SB)和预裂爆破(PB))在不同地应力条件下的性能。结果表明,在耦合装药和50 MP地应力下,PCSB比PCPB能获得更好的隧道轮廓成型效果。此外,研究了两种轮廓爆破技术在不同的不耦合系数和地应力条件下的性能,发现随着地应力从30 MPa增加至50 MPa,PCSB和PCPB作用下隧道轮廓成型效果均逐渐改善。此外,在不同地应力条件下调整周边孔的不耦合系数能使PCPB形成有效的隧道轮廓。然而,对于PCSB,在不同地应力条件下,需调整所有炮孔的不耦合系数才能形成符合要求的隧道轮廓。最后通过多元非线性回归获得经验公式,本研究可以为不同地应力下使用PCSB和PCPB开挖隧道提供设计参考。

关键词：地应力光面爆破预裂爆破隧道轮廓成型不耦合系数

岩石组构、地应力与流体黏度对鄂尔多斯盆地长73陆相页岩水力裂缝扩展的影响规律

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Journal of Central South University 2024年第5期31卷 1646-1658页

作者：郭鹏李晓李守定赫建明毛天桥郑博 Institute of Energy School of Earth and Space SciencesPeking UniversityBeijing 100871China Key Laboratory of Shale Gas and Geoengineering Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China

页岩油是原油增储上产的重要领域。由于储层结构致密、超低渗透,页岩油工业开发需要对储层进行大规模压裂改造。与海相页岩储层相比,鄂尔多斯盆地长7_(3)陆相页岩油储层矿物成分与岩石组构差异较大,力学非均质性较强。陆相页岩油靶层选... 详细信息

页岩油是原油增储上产的重要领域。由于储层结构致密、超低渗透,页岩油工业开发需要对储层进行大规模压裂改造。与海相页岩储层相比,鄂尔多斯盆地长7_(3)陆相页岩油储层矿物成分与岩石组构差异较大,力学非均质性较强。陆相页岩油靶层选取和高效压裂改造需要明确页岩力学行为和水力裂缝扩展规律。对长7_(3)陆相页岩进行了原位X-ray CT力学试验和三轴水力压裂试验。分析了岩石组构、地应力差和流体黏度对水力裂缝垂向扩展的影响规律。结果表明,岩石组构对陆相页岩的力学行为和破坏过程有显著影响。陆相页岩水力裂缝的垂向扩展受垂向应力差和流体黏度的共同控制。当垂向应力差较小时,黑色页岩中原生弱面显著抑制了水力裂缝的垂向扩展。随着垂向应力差的增大,黑色页岩裂缝体积呈线性增加趋势,而纹层型页岩裂缝体积呈先增大后减小趋势。增大压裂液黏度可减弱层面的阻碍作用,促进水力裂缝垂向扩展。

关键词：陆相页岩力学行为水力裂缝岩石组构地应力流体黏度

地应力条件下黏弹性充填节理岩体中的应力波传播规律

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工程力学 2024年

作者：柴少波柴连增刘晋豪宋博阳李培长安大学建筑工程学院

考虑到地应力对充填节理岩体力学性能的影响以及岩体黏弹性所引起的应力波幅值衰减和时间延迟效应，本文基于时域递归分析法，引入应力波的品质因子，建立了考虑地应力条件下平面P波在黏弹性充填节理岩体中的传播方程。研究中充填节理... 详细信息

考虑到地应力对充填节理岩体力学性能的影响以及岩体黏弹性所引起的应力波幅值衰减和时间延迟效应，本文基于时域递归分析法，引入应力波的品质因子，建立了考虑地应力条件下平面P波在黏弹性充填节理岩体中的传播方程。研究中充填节理采用改进的三单元模型，并假定节理接触界面法向满足非线性双曲变形模型，切向满足线性模型。研究结果表明：随着地应力的增大，应力波的透射系数增大，能量损耗减小；充填节理倾角变化将改变入射角和节理的应力分布，进而对波传播特性产生影响；节理充填厚度的增加会加大应力波能量的损耗，透射系数相应减小；应力波的能量损耗随着频率的增大而明显减小，体现了对高频波的阻碍和过滤；随着节理接触界面初始刚度的增大，应力波的透射系数逐渐增大而反射系数逐渐减小，但能量损耗无明显变化。

关键词：应力波充填节理黏弹性岩体地应力透反射系数能量耗散

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超深勘察钻孔ASR法地应力测试技术应用

吉林大学学报（地球科学版） 2024年第1期54卷 198-207页

作者：张小林应黎赵冬安中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

宝灵山隧道是某铁路先开段的重难点控制性工程,其中宝灵山DZ-06勘察钻孔深2118.00 m,是该段深度最大的控制性勘察钻孔。在钻孔的2072.53、2084.27 m深度选取合适岩心,采用ASR法(非弹性应变恢复法)开展了地应力测试,并与该钻孔采用水压... 详细信息

宝灵山隧道是某铁路先开段的重难点控制性工程,其中宝灵山DZ-06勘察钻孔深2118.00 m,是该段深度最大的控制性勘察钻孔。在钻孔的2072.53、2084.27 m深度选取合适岩心,采用ASR法(非弹性应变恢复法)开展了地应力测试,并与该钻孔采用水压致裂法获取的地应力结果进行对比,同时验证了ASR法对于估测超深钻孔的三维地应力大小和方向的实用价值。结果表明:在钻孔2072.53~2084.27 m深度范围,ASR法2个测点获取的最大主应力、中间主应力、最小主应力平均值分别为59.70、54.03、30.74 MPa,最大主应力近水平,方向近SN向,说明该区域以水平构造应力为主;ASR法的最大主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值一致性很好,最小主应力测试结果均值与水压致裂法测试结果回归值的一致性处于合理范围,两种方法的水平主应力方向测试结果基本一致。

关键词：铁路隧道勘察钻孔地应力 ASR法水压致裂法

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地应力对岩体爆破块度分布特征的影响研究

岩土工程学报 2024年

作者：曹泽铭杨建华叶志伟冷振东姚池张小波中国葛洲坝集团易普力股份有限公司南昌大学工程建设学院

深地工程高地应力岩体爆破开挖时常出现岩体破碎难、大块率高的问题。为深入理解这一问题，采用动力有限元方法模拟不同地应力条件下的岩体爆破开裂过程，引入爆生裂纹分形维数和岩体爆破块度图像识别方法，研究地应力对岩体爆破爆生裂... 详细信息

深地工程高地应力岩体爆破开挖时常出现岩体破碎难、大块率高的问题。为深入理解这一问题，采用动力有限元方法模拟不同地应力条件下的岩体爆破开裂过程，引入爆生裂纹分形维数和岩体爆破块度图像识别方法，研究地应力对岩体爆破爆生裂纹分布和块度分布特征的影响，并通过不同埋深和地应力水平下的岩体爆破工程实例进行验证。研究结果表明，地应力对炮孔远区爆生裂纹扩展的抑制作用以及非静水地应力对爆生裂纹扩展的导向作用，导致了岩体爆破大块的产生；随着地应力水平的提高，岩体爆破平均块度尺寸、最大块度尺寸、块度不均匀系数和大块率均显著增加；炮孔近区的爆生裂纹扩展几乎不受地应力的影响，从而使得地应力对岩体爆破小块度的尺寸影响不大；垂直于炮孔轴向的两个主地应力差别较大时，不利于爆破破岩，侧压力系数约为0.75时，岩体破碎效果较好。

关键词：深地工程爆破地应力爆生裂纹爆破块度