我国地应力量测结果分析与深竖井开挖数值仿真

现代隧道技术 2004年增刊(379-382) 我国地应力量测结果分析与深竖井开挖数值仿真 赵德安1 蔡小林1 梁文灏2 李国良2 陈志敏1 李双洋1 (1兰州交通大学土木_T-程学院，兰州730070；2铁道第一勘察 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院，兰州730000) 摘要文章根据我国川藏公路--EtIj山隧道等24个工程的地应力实测结果，参照HOEK—BROWN对侧压力 系数的归纳方法，绘出了我国水平侧压力系数随深度变化的散点图，并进一步回归分析了平均侧压力系数曲线。 经过与HOEK—BROWN绘出的世界范围侧压力系数随深度变化曲线的比较，得出了在2000nl深度以内我国平均 水平地应力与竖向地应力的比值与世界统计结果相比偏小的结论。文中给出了某深竖井计算实例。 关健词地应力实测结果侧压力系数深竖井 1引言 随着我国社会经济的快速发展，采矿、水利水 电、铁路和公路隧道、国防工程等领域越来越多地遇 到数百米乃至上千米的深竖井开挖问题，特别是深 埋隧道要实现多个工作面同时开挖时就必须首先开 挖竖井或斜井。针对此类问题，地应力成为设计计 算的重要 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 。至今为止，人们对地应力的产生原 因还没有完全掌握，它与地球的各种动力运动有关， 既包括历史上的构造运动，也包括现今仍在活动的 地质现象。一般而言，在没有构造影响的岩体内，地 应力的垂直分量是由上覆岩层重量决定的，而地应 力的水平分量与垂直分量的比值(侧压力系数)常 常是随深度而变化的。因此，在进行深竖井开挖计 算时，正确掌握侧压力系数随深度的变化规律至关 重要。本文利用我国现有的十分宝贵的地应力实测 结果， 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了我国地应力的宏观规律，可作为深竖井 计算和采用合理侧压力系数的参考。 文中总结了我国乌江枸皮滩水利枢纽工程、万 家寨引黄工程、新城金矿、峨口铁矿、梅山铁矿、金川 镍矿、川藏公路--Ols山隧道、怀化至邵阳高速公路隧 道以及广州抽水蓄能电站等工程的地应力实测结 果，在分析的基础上参照HOEK—BROWN⋯对侧压 力系数的归纳方法，绘出了我国水平侧压力系数 (平均水平地应力与竖向地应力的比值)随深度变 化的散点图，并进一步回归分析了平均侧压力系数 曲线。经过与HOEK—BROWN绘出的世界范围侧 压力系数随深度变化曲线比较，得出了在2000m 深度以内我国平均水平地应力与竖向地应力的比值 与世界统计结果相比偏小的结论。 文章迸一步根据总结出的我国平均水平地应力 与竖向应力的比值随深度变化的曲线，应用岩土工 程有限元分析软件(FINAL)”3对某深竖井开挖进行 了弹塑性数值计算。 2侧压力系数曲线 2．1我国地应力实测结果 通过查阅大量资料，统计分析了我国二郎山隧 道”1、克拉玛依油田、新城金矿、峨口金矿、梅山金 矿、金川镍矿、玲珑金矿、秦岭公路隧道、三山岛金 矿、邵阳一怀化公路隧道等24个工程的地应力量测 结果。在分析各测点最大水平主应力和最小水平主 应力以及竖向应力的基础上。统计分析了平均水平 地应力的变化规律。 2．2 我国地应力测量结果回归分析 图1是根据我国24个工程的地应力量测结果 绘出的侧压力系数与深度关系散点图。参照Hoek —Brown世界范围内地应力分布规律的研究成果及 分析方法，在基于地应力随深度呈线性变化条件下， 基金项目：甘肃省自然基金(ZS03L—B'25—008一G)和兰州交通大学青蓝人才工程资助项目 收稿日期：2004—09—15 作者简介：赵德安．男．教授． ·379· 我国地应力量测结果分析与深竖井开挖数值仿真 an讯J‘模州 h丌挖前峰向心力分靠 c丌挖后峰向I啦力分巾 图2有限元模型及围岩竖向应力分布 图3竖井开挖后Q一。地层水平收敛位移 图5 Q4。地层最危险截面环向轴力(单位：kN／m) 图4竖井开挖后上部围岩塑性区 图6 Q。地层最危险截面环向弯矩(单位：kN·m／m) ·381· 现代隧道技术 2004年增刊 压力系数随深度的变化曲线。经过与HOEK— BROWN绘出的世界范围侧压力系数随深度变化曲 线比较，得出了在2000m深度以内我国平均水平 地应力与竖向地应力的比值与世界统计结果相比偏 小的结论。文中给出的平均侧压力系数曲线可在工 程设计计算中结合Hoek—Brown的外包线作为参 考。 所给侧压力系数曲线可以成功地嵌入任何通用 的有限元分析程序，深竖井算例证明了据此曲线计 算的合理性。 参考文献 f1]E．TBROWN。E．HOEK．TechnicalNoteTrendsinRelationshipsbetweenNeasuredIn—SituStressandDepth[J]InlJ RockMech．Min．Sci＆Geomech．Abstr．15，1978：211—215， [2]SwobedBG．岫SystemFINAL--FiniteElementAnalysisProgramforLinearandNonlinearStructures[M]．Version7．1 U’ niversityofInnsbruck．1998 [3]徐林生，王兰生．川藏公路二郎山隧道高地应力与岩爆问题研究[M]．成都，：西南交通大学出版社，2001 [4]铁路隧道设计规范(TB10003--2001)[S]．北京：中国铁道出版杜，2001 382 我国地应力量测结果分析与深竖井开挖数值仿真 作者： 赵德安， 蔡小林， 梁文灏， 李国良， 陈志敏， 李双洋 作者单位： 赵德安,蔡小林,陈志敏,李双洋(兰州交通大学土木工程学院(兰州))， 梁文灏,李国良(铁道 第一勘察设计院(兰州)) 相似文献(10条) 1.学位论文 李廷刚 水厂铁矿地应力研究及其在边坡稳定性分析中的应用 2003 该课题以水厂铁矿高陡边坡稳定性研究为背景,首先研究了水厂铁矿矿岩物理力学性质、工程地质以及水文地质情况.然后详细介绍了两种地区力测 量方法,即水压致裂法和套孔应力解除法的测量原理及测量过程.并采用这两种方法对水厂铁矿矿区进行了地应力实测研究:采用水压致裂法在三个钻孔共 获得14个测点的实测结果,采用套孔应力解除法共进行了3个测点的实测.在实测结果的基础上,结合工程地质构造,对水厂铁矿所在地区地应力场及其与地 质构造的关系进行研究.最后选择水厂铁矿一个具有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性的边坡剖面,采用一种数值分析软件——FLAC,建立该边坡的稳定性分析模型,对边坡刑开挖程 中的稳定性进行研究,从而对边坡的设进行检验和优化. 2.期刊论文 景锋.边智华.周春华.尹健民.JING Feng.BIAN Zhi-hua.ZHOU Chun-hua.YIN Jian-min 铁矿深埋巷道 围岩变形与地应力关系研究 -中国地质灾害与防治学报2008,19(2) 随着大量深埋地下工程的建设,尤其是大型矿山,与巷道围岩稳定有关的各种地质灾害问题突出,因此其一直备受关注.某铁矿巷道埋深450～800m,变 形剧烈,局部持续大变形,呈条带状臌出.地应力实测结果表明,矿区地应力总体特征为σv≥σH＞σh,现今水平构造作用明显,最大水平主应力为 13～21MPa,接近岩体自重.大变形洞段围岩为裂隙化岩体,强度低,蠕变性明显.有限元分析表明,巷道开挖后在边墙与顶拱和底板交界处产生约40MPa的高 应力,造成了围岩变形破坏.后期围岩在高应力作用下产生大变形,其宏观变形破坏特征与软岩相似.另围岩加固与支护发现,普通的挂网喷锚支护已很难适 应高应力条件下的岩体大变形.论文基于地应力实测结果,通过对巷道围岩大变形成因机制的探讨以及原加固支护效果的总结,为后期巷道围岩变形破坏的 防治提供了参考. 3.期刊论文 苏生瑞.STEPHANSSON Ove.王士天 瑞典爱斯泼硬岩实验场地应力研究 -工程地质学报2001,9(1) 爱斯泼（A..spo..）硬岩实验场（HRL）是瑞典拟建的永久储放核废料的场地。实测地应 力结果表明，应力的大小和方位变化较为复杂。通过初步 分析认为，场地附近地应力的变化 与断裂构造的发育有关。应用离散元方法，分别选择平面模型和剖面模型模拟了应力场。模拟结果表明，地应力的量 值和方位在断裂附近均发生明显变化，且与实测结果较吻合。主应力在断裂附近发生不同程度的偏转，偏转的幅度与断裂走向和区域应力方向之间的夹 角有关 。应力的量值在断裂附近也有明显变化。在剖面模型中，较缓倾角断裂模型的模拟结果最接 近实测结果。文中还探讨了断裂带法向刚度和切向 刚度的计算方法。 4.学位论文 郭硕 山东万福矿区地应力测量及其应力场分析 2006 本论文通过在山东省巨野煤田万福勘探区进行的地应力现场实测和对矿区及其周围区域地质构造的研究，对该矿区的地应力状态，包括其大小、方 向及其分布规律进行了定性和定量的分析。 由于矿区正处于前期建设阶段，尚没有地下峒室、巷道可接近测量地点，故此次地应力测量采用水压 致裂法。水压致裂法测量应用广泛，国内最高深度800m。此次山东巨野万福矿区水压致裂法地应力测量深度已经超过1000m，最深点1104m，测量的深度 将创造我国的最高纪录。通过对岩心的仔细观察、精心选择，本次试验最终确定了有代表性的深埋煤层的7个勘察钻孔中的38个测点进行地应力测量。 首先对各测点进行现场水压致裂试验，通过对数据的分析处理得到各个点的地应力大小和方向；然后根据现有的区域和矿区的地质构造资料，运用地 质力学原理对矿区的构造应力场进行了定性的分析，同时也验证了实测结果的可靠性；结合构造应力分析研究的结果和地应力实际的测量的结果对矿区 地应力场进行深入的综合研究，得到整个矿区的地应力分布规律。 此外，在获得已知各个测点的地应力大小和方向后，为了更好地了解万福矿区 现今地应力场状态，为设计和施工提供依据，本文利用ANSYS软件，采用三维有限元回归分析法对矿区地应力场进行反演模拟，建立矿区的地应力场分布 模型。借助数值分析理论和计算机技术，把实测地应力资料、工程地质资料和数理统计理论结合一体，充分利用各方面资料，综合考虑影响地应力的各 种因素，从而保证回归的地应力场最大限度地接近真实情况。同时结合地应力实测结果及构造应力场分析结果，对模拟结果进行验证。 最后，对 矿区的地应力分布规律及工程的稳定性问题作出结论，对下一阶段的工作提出合理、有效的建议。 5.会议论文 丁原辰.汪西海 地应力状态声发射粗估法的工程实用检验 1993 该文简要介绍了抹录不净现象和声发射只测地应力最大主应力值的方法之后，给出了工程实测结果的三种类型的例子：与现场套芯法地应力实测结 果一致的；不一致的；未加载到估计应力值岩石已破的。对它们分别进行了分析并给出了数据处理方法。 6.期刊论文 油田地应力测量技术及中国西部地应力分布规律 -岩石力学与工程学报2002,21(z1) 在钻井过程中井壁不稳定时有发生,关键是要把地层的地应力计算准确.对于不同构造区域,不同性质的地层其地应力大小是不同的.通过对现场水力 压裂试验法、室内声发射凯塞尔效应法测定深部地层地应力的技术及提高测量精度的数据处理方法的论述,建立了山前构造带分层地应力计算模式,最后 ,介绍了新疆三大油田不同区块的地应力实测结果及其区域分布规律. 7.会议论文 关晓峰.赵进学.毛清华.尹芝足 首钢水厂铁矿地应力测量分析及意义 2006 地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力,它是边坡岩土工程变形和破坏的根本作用力.只有在已知地应力的条件下,才能综合考虑其它各种 影响因素,采用数值分析、物理模拟或其他方法,对各类边坡的稳定性进行计算和分析,为边坡设计优化和稳定性维护提供依据.以首钢水厂铁矿高陡边坡 稳定性研究为背景,首先研究了首钢水厂铁矿岩石物理力学性质、工程地质以及水文地质情况.然后介绍了水压致裂法对水厂铁矿采场三个钻孔共获得 14个测点的地应力实测结果.在实测结果的基础上,结合工程地质构造,对首钢水厂铁矿所在地区地应力场及其与地质构造的关系进行研究,为首钢水厂铁 矿采场边帮设计提供指导. 已知地应力的条件下,才能综合考虑其它各种影响因素,采用 数值分析、物理模拟或其他方法,对各类边坡 的稳定性进行计 算和分析,为边坡设计优化和稳定性维护提供依据. 以首钢水厂铁矿高陡边坡稳定性研究为背 景,首先研究了首钢水厂铁矿岩石物理力学性质、工程地 质以及水 文地质情况.然后介绍了水压致裂法对水厂铁 矿采场三个钻孔共获得14个测点的地应力实测结果.在实测结果的 ?? ?? ?矡榀^ 矿 所在地区地应力场及其与地质构造的关系进行研究,为首钢水厂铁 矿采场边帮设计提供指导. 〇?踁?? ? 8.期刊论文 沈海超.程远方.夏元博.赵益忠.张建国.赵寿强.SHEN Hai-chao.CHENG Yuan-fang.XIA Yuan-bo.ZHAO Yi-zhong.ZHANG Jian-guo.ZHAO Shou-qiang 煤层等软岩层地应力研究新方法及其应用 -西安石油大学学报(自然 科学版)2009,24(2) 目前煤层等软岩层地应力研究方法匮乏,地应力测量难度很大,因此有关煤层垮塌失稳力学机理的研究还无法深入.针对这一现状,利用含煤层系地层 中硬岩层的地应力实测结果,以组合弹簧模型为基础,计算出构造作用引起岩层水平方向的应变量,并以此作为整个含煤层系地层地应力有限元分析的边界 条件,建立含煤岩层地应力有限元分析模型,将硬岩层的地应力实测、理论模型计算以及有限元数值模拟三者有机结合起来,反演得到煤层等软岩层的地应 力状态,从而建立起一套煤层等软岩层地应力研究的新方法. 9.学位论文 戴永浩 砚北煤矿地应力场的三维有限元数值模拟及其研究 2003 本文对矿井进行了充分的现场考查和资料调研，并采用空心包体套孔应力解除法进行了地应力实地测量。在地应力实测结果基础上，根据矿井地质 构造特征，应用ANSYS有限元分析软件建立了矿井地应力场的三维有限元数值模拟模型，对矿井地应力场进行数值模拟计算。最后，对模拟结果进行了应 力等值线输出和多元线性回归分析，得出了矿井的地应力场分布规律。实测和数值模拟结果表明，唐家山逆断层、岩性和岩层产状对砚北煤矿地应力的 分布有较大影响，在断层带和厚层硬岩内，地应力有较大的应力值和方向的改变。研究成果对实际生产具有重要的指导意义。 10.期刊论文 李和林.杨本生.孙利辉.LI He-lin.YANG Ben-sheng.SUN Li-hui 深井地应力对巷道支护设计的影响 -煤炭工程2009(3) 文章介绍了某采深840m煤矿扩大区的地应力实测结果,分析了地应力的分布特征和对巷道布置及稳定性的影响,采用最大水平主应力与巷道布置的方 向进行支护设计,实施了对称非对称联合支护技术,取得了良好的支护效果. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_5614901.aspx 下载时间：2010年3月15日