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断裂系统对现今地应力扰动特征研究——以四川盆地泸州北区深层页岩气为例
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作者 邓乃尔 徐浩 +6 位作者 邓虎成 何建华 刘邵军 李坤 郑紫芸 盛烈豪 宋威国 《中国地质》 北大核心 2025年第1期95-110,共16页
【研究目的】随着中国页岩气勘探开发进入快速规模上产阶段,埋深3500~4500 m的深层领域成为下一步页岩气勘探的重要接替区块。但深层页岩气地质条件复杂,断裂系统对地应力的扰动严重影响了气田开发效果。【研究方法】为进一步明确断裂... 【研究目的】随着中国页岩气勘探开发进入快速规模上产阶段,埋深3500~4500 m的深层领域成为下一步页岩气勘探的重要接替区块。但深层页岩气地质条件复杂,断裂系统对地应力的扰动严重影响了气田开发效果。【研究方法】为进一步明确断裂扰动特征,以四川盆地南部泸州北区深层五峰组—龙马溪组页岩气为例,通过对断裂分布范围、开展单井地应力分析基础上,总结了泸州北区地应力场分布特征,明确了断裂对应力扰动规律,建立了断裂对应力扰动要素表及扰动范围分布图。【研究结果】(1)泸州区块北区断裂发育特征表现为类型多、期次多,形成了以“向斜、斜坡、背斜”为主的构造样式,断裂组合以“对冲向斜式、叠瓦式、背冲背斜式”为主。(2)研究区地应力状态复杂,三向应力值均值为SH(112.7 MPa)>Sv(106.6 MPa)>Sh(98.8 MPa),断裂区应力值相比非断裂区降低5~35 MPa;水平最大主应力方向介于75°~120°,不同井区间的地应力方向存在较大差异。(3)断裂对地应力扰动分析显示,相同走向断裂随着断裂级次的增加,应力扰动范围逐渐增大,II级断裂扰动范围介于1.43~1.85 km;不同走向断裂中NEE—EW走向断裂对应力扰动范围最大,介于0.94~1.85 km。【结论】基于断裂对应力扰动规律分析,刻画出泸州北区断裂扰动分布图,将研究区划分为断裂区和非断裂区2类,实现开发单元分级评价,并完善了断裂区与非断裂区水平井段布井模式,以期为后续建产区井位部署优化提供指导意见。 展开更多
关键词 深层页岩气 五峰组—龙马溪组 断裂系统 应力扰动 油气勘查工程 泸州北区 四川省
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正应力扰动条件下断层泥带黏滑行为、应变场和声发射时空演化特征
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作者 余博文 马胜利 张林 《地震地质》 北大核心 2025年第1期131-149,共19页
工业注水可引起断层所受应力的扰动,进而对区域内的地震活动性造成影响。通过实验研究正应力扰动对断层滑动行为的影响有助于理解诱发、触发地震活动机制。文中使用双剪样品结构开展了不同正应力扰动振幅条件下天然断层泥和盐岩断层泥... 工业注水可引起断层所受应力的扰动,进而对区域内的地震活动性造成影响。通过实验研究正应力扰动对断层滑动行为的影响有助于理解诱发、触发地震活动机制。文中使用双剪样品结构开展了不同正应力扰动振幅条件下天然断层泥和盐岩断层泥的摩擦实验,并对断层附近应变场和声发射进行观测。随着正应力扰动振幅增加,2种断层泥的黏滑应力降增大,天然断层泥的黏滑时间间隔逐渐增大并趋于离散,成核位置增多且该阶段无声发射事件。然而盐岩断层泥的黏滑时间间隔几乎不变且始终保持同一位置成核,其成核时间和和范围随扰动振幅的增加而增大,声发射事件位置与成核区基本吻合。断面非均匀性和断层泥模量的差异可解释2种断层泥带附近应变场演化的差异。文中研究可为构建考虑应变非均质性和不同断层泥成分的地震成核模型提供实验观测依据。 展开更多
关键词 应力扰动 断层泥 应变场 声发射 摩擦实验
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掏土孔应力扰动法下的塑性区范围研究 被引量:1
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作者 王晓磊 徐洪潮 +1 位作者 张鹏 席亚军 《华北水利水电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2024年第1期101-108,共8页
针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压... 针对普通浅层掏土法下倾斜建筑回倾速度慢、沉降不均匀的问题,提出掏土孔应力扰动法。在岩石力学的弹性圈和塑性圈应力解中引入修正系数,得到掏土孔应力扰动法下的塑性区半径计算公式。在进行现场掏土孔周应力扰动试验时,采用地锚反压的形式模拟上部建筑荷载,利用长钉在掏土孔周围进行深度为50 mm的螺旋扰动,通过测量应力扰动前后的孔周土体应力并结合有限元模拟结果,得到实际塑性区范围,验证了塑性区半径公式的正确性。结果表明:当掏土孔半径为100 mm,应力扰动范围为孔径的1/2时,塑性区范围扩大30%~40%,掏土孔应力扰动法对于扩大塑性区范围、加快建筑纠倾速度具有工程应用价值。 展开更多
关键词 浅层水平掏土纠倾 掏土孔应力扰动 孔周应力 塑性区半径
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水力压裂体积张开度-应力扰动本构关系及压裂效果调控 被引量:1
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作者 王利 南亚坤 +4 位作者 许朔 曹运兴 田林 张军胜 石玢 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期2150-2163,共14页
储层体积张开和应力扰动是水力压裂过程中相互伴生的力学行为.前者创造了储层水力裂隙网络,包括主裂缝和分支裂缝网络,它们为游离气提供运移通道.后者是储层基质骨架上的压应力增量,包括主裂缝应力扰动和静水应力扰动,它们通过在脆性储... 储层体积张开和应力扰动是水力压裂过程中相互伴生的力学行为.前者创造了储层水力裂隙网络,包括主裂缝和分支裂缝网络,它们为游离气提供运移通道.后者是储层基质骨架上的压应力增量,包括主裂缝应力扰动和静水应力扰动,它们通过在脆性储层产生剪胀扩容或在塑性储层产生塑性变形,控制骨架基质吸附气的解吸和扩散通道.二者共同决定水力压裂的工程效果.为了进行压裂效果调控,文章建立体积张开度-应力扰动本构关系,包括体积张开度-应力扰动细观机理、数学表达式以及施加流体载荷的方法,从而将水力压裂众多影响因素融入一个模型中.水平井压裂实例表明,该本构关系揭示了水力压裂和效果评价的各主要力学特征、机制和影响因素,可以反映断裂传播机制(黏性-储存主导机制和黏性-滤失主导机制)、压裂液(水、液态CO_(2)、超临界CO_(2)和N2)以及流量对体积张开度和应力扰动的影响,为建立压裂效果调控机制:流体载荷-体积张开度-应力扰动-长效导流机制,奠定了关键理论基础. 展开更多
关键词 水力压裂 体积张开度 应力扰动 本构关系 效果调控
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隧道应力扰动区地应力测试及反演研究 被引量:21
5
作者 白世伟 韩昌瑞 +2 位作者 顾义磊 王贵宾 李丹 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2887-2891,共5页
通过对隧址区地应力的调查和现场测量,初步确定该区域存在较大的构造应力,但因岩芯破碎,只获得隧道应力扰动区的应力实测值。为此在三维数值模拟过程中模拟了河谷的下切过程,以反映地形对应力场的影响,并采用试算的方法调整侧压系数,从... 通过对隧址区地应力的调查和现场测量,初步确定该区域存在较大的构造应力,但因岩芯破碎,只获得隧道应力扰动区的应力实测值。为此在三维数值模拟过程中模拟了河谷的下切过程,以反映地形对应力场的影响,并采用试算的方法调整侧压系数,从而确定合理的初始应力,使试算结果与现场测量的数据基本吻合,最终确定出合理的侧压系数和初始地应力的数值,弥补了现场测量的不足。研究结果表明,隧道轴线各点的地应力与隧道的埋深、地形地貌有关,且在K42段处于极高的应力状态,为隧道的开挖、支护及稳定性分析提供了科学依据。 展开更多
关键词 深埋长隧 构造应力 应力扰动 应力 反演
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正应力扰动对断层滑动失稳影响的实验研究 被引量:16
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作者 黄元敏 马胜利 +1 位作者 缪阿丽 杨马陵 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期931-940,共10页
利用双轴伺服控制加载装置,采用三块花岗闪长岩标本组成的含有两个滑动面的直剪结构,开展了摩擦滑动实验.实验中通过在垂直滑动面的载荷上叠加正弦波状和方波状的扰动,研究了正应力扰动对断层黏滑失稳的影响.研究表明,在恒定的正应力和... 利用双轴伺服控制加载装置,采用三块花岗闪长岩标本组成的含有两个滑动面的直剪结构,开展了摩擦滑动实验.实验中通过在垂直滑动面的载荷上叠加正弦波状和方波状的扰动,研究了正应力扰动对断层黏滑失稳的影响.研究表明,在恒定的正应力和位移速率下,标本表现为规则的黏滑,叠加正应力扰动后,随扰动振幅的增加黏滑发生时间与扰动的相关性增大,黏滑应力降和时间间隔的分布趋于离散.黏滑应力降和时间间隔的平均值随平均正应力的增加呈线性增长,扰动叠加后黏滑应力降的离散度随平均正应力的增加而增大;黏滑应力降和时间间隔主要受应力变化幅度的影响,而与应力变化的速率关系不大.剪应力和正应力扰动都会对断层黏滑失稳产生影响,而正应力扰动的影响更明显.这两种扰动对断层黏滑失稳影响的机制存在差异,剪应力扰动只是改变断层滑动的推动力,而正应力扰动则改变了断层面上凹凸体的接触状态. 展开更多
关键词 摩擦实验 黏滑 应力扰动 应力 黏滑间隔
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小应力扰动下岩石弹性波速变化的波形检测 被引量:11
7
作者 宋丽莉 葛洪魁 +2 位作者 梁天成 郭志伟 张金伟 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期60-65,共6页
弹性波速变化能够反映岩石内部结构和应力的变化,成为工程结构监测的重要基础,其关键是实现小应力扰动下的高精度检测。在室内建立一套试验测量系统,对3类岩石的6块样品进行单轴压缩试验,同步记录小应力作用下岩石的应变、声发射及超声... 弹性波速变化能够反映岩石内部结构和应力的变化,成为工程结构监测的重要基础,其关键是实现小应力扰动下的高精度检测。在室内建立一套试验测量系统,对3类岩石的6块样品进行单轴压缩试验,同步记录小应力作用下岩石的应变、声发射及超声波波形。分析岩石非均质引起的多次散射波(尾波)特性,利用尾波干涉测量实现波速变化的高精度波形检测,发展小应力扰动下岩石弹性波速变化的检测方法,并对尾波波速随应力的变化规律进行分析。结果表明:尾波干涉测量可以实现小应力扰动下的高精度动态监测,具有对岩体扰动小、灵敏度高、稳定性好、操作简单的优点;所提方法应用的条件是介质散射强度高,尾波较为发育,观测系统重复性好;尾波波速随应力的相对变化率dv/v是岩石损伤状态的一种表征,尾波波速变化具有记忆效应;与声发射相比,所提方法稳定,易识别,可用于岩心地应力测试。 展开更多
关键词 尾波干涉 应力扰动 动态监测 波形检测 声发射 波速变化
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双层黏弹介质模型条件下地震应力扰动的时空特征 被引量:6
8
作者 蒋海昆 吴琼 +2 位作者 宋金 李金 曲均浩 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1240-1248,共9页
基于简化双层黏弹介质模型及其变形过程的时间属性,考虑震后地壳上层(黏滞性相对较弱)短时间的弹性扰动及后续较长时间内下层(黏滞性相对较强)黏性变形对上层应力扰动的联合作用,研究地震应力扰动的时空变化.结果显示,地震应力扰动在震... 基于简化双层黏弹介质模型及其变形过程的时间属性,考虑震后地壳上层(黏滞性相对较弱)短时间的弹性扰动及后续较长时间内下层(黏滞性相对较强)黏性变形对上层应力扰动的联合作用,研究地震应力扰动的时空变化.结果显示,地震应力扰动在震后一段时间内逐渐增大,之后缓慢衰减.并且模型参数越接近真实地体,应力扰动增大及衰减过程就越缓慢,持续时间越长,即地震活动具有较长时期的时间"记忆"特性.因而,在地震活动及库仑应力变化研究中,长时期的应力扰动影响不宜忽略.地震应力扰动有一定的空间作用范围,在此范围内应力扰动随距离衰减明显,距离震源较近处衰减较快、距离震源较远处衰减相对较慢,此范围之外应力扰动可忽略不计.在本文所取与实际地壳相对较为接近的模型参数条件下,应力扰动的空间作用范围大体是震源线性破裂尺度的2.5倍.地震应力扰动随震级增大而逐渐增大,在本文模型参数条件下,震级大于6级之后,应力扰动随震级快速增加.地震破裂尺度测量误差所导致的应力扰动计算误差的相对大小,与时间无关,与破裂尺度(震级)及震源距有关,随震源距的增大而增大,但对应力扰动的总体变化趋势及变化范围影响甚微.当距离足够远时,应力扰动计算误差的相对大小趋于常数,就6、7、8级地震而言,最大应力扰动计算误差分别小于应力扰动值本身的22%、30%及38%. 展开更多
关键词 双层黏弹介质地壳模型 地震应力扰动 持续时间 作用范围 主震震级
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应力扰动对断层摩擦声发射活动影响的实验研究 被引量:7
9
作者 马胜利 缪阿丽 黄元敏 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2011年第1期1-8,19,共9页
利用中尺度岩石摩擦实验开展了应力扰动对断层摩擦滑动过程中声发射活动影响的实验研究,据此讨论同震应力变化引起的小震活动特征及其预测意义。实验结果表明方波状应力扰动对粘滑失稳前的声发射活动有明显影响,即触发了一些声发射事件... 利用中尺度岩石摩擦实验开展了应力扰动对断层摩擦滑动过程中声发射活动影响的实验研究,据此讨论同震应力变化引起的小震活动特征及其预测意义。实验结果表明方波状应力扰动对粘滑失稳前的声发射活动有明显影响,即触发了一些声发射事件,使得粘滑发生前声发射活动增强并使出现的时间提前。这种影响随平均正应力的提高和扰动振幅的增大而增强,其中剪应力扰动(增加)比正应力扰动(减小)对声发射活动的影响更明显。从统计角度,未叠加应力扰动时声发射事件一般开始在临近粘滑前应力积累达~90%以上时;叠加应力扰动后声发射事件提前至应力积累达到~70%时,甚至更早。结果意味着同震应力变化能否对区域内的强震活动产生显著影响主要取决于断层的绝对应力是否已临近失稳强度。而小震活动的变化能够在一定程度上反映断层的应力状态,因此综合考虑同震应力变化和小震活动分析强震危险性更为合理。同时也需充分考虑其中的不确定性。 展开更多
关键词 摩擦实验 粘滑 应力扰动 声发射 地震活动
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侧向应力扰动对断层摩擦影响的实验研究 被引量:21
10
作者 崔永权 马胜利 刘力强 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期645-652,共8页
利用双向伺服控制装置,对含有与最大主压应力σ1呈45°夹角的预切面的花岗闪长岩标本进行了摩擦实验,结果表明,在σ1方向位移速率恒定、侧向应力σ2恒定的条件下,粘滑间隔随滑动面上正应力的增加而增加,粘滑应力降也随滑动面上正应... 利用双向伺服控制装置,对含有与最大主压应力σ1呈45°夹角的预切面的花岗闪长岩标本进行了摩擦实验,结果表明,在σ1方向位移速率恒定、侧向应力σ2恒定的条件下,粘滑间隔随滑动面上正应力的增加而增加,粘滑应力降也随滑动面上正应力的增加而呈线性增加。但当σ2叠加了高频小振幅的正弦波扰动时,这种相关性发生了明显的变化,应力降大小和粘滑间隔的离散度均显著提高,特别是应力降可能会大幅度增加。与σ1扰动的实验结果相比,σ2扰动对断层粘滑的影响更为显著,这主要归因于正应力变化使滑动面的非均匀性加剧。 展开更多
关键词 摩擦实验应力扰动粘滑间隔应力
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不同钻孔深度下应力扰动对泥岩力学特性的影响 被引量:3
11
作者 刘跃东 张镇 王涛 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第S01期82-91,共10页
针对巷道围岩强度测试中泥岩取芯率低、常忽略应力扰动影响和应力扰动分区困难的3个问题,开展了理论分析、现场实测、试验研究。为获得不同深度处泥岩强度,采用钻孔触探法进行原位测定。基于钻孔触探法边界面上受集中力模型,理论分析应... 针对巷道围岩强度测试中泥岩取芯率低、常忽略应力扰动影响和应力扰动分区困难的3个问题,开展了理论分析、现场实测、试验研究。为获得不同深度处泥岩强度,采用钻孔触探法进行原位测定。基于钻孔触探法边界面上受集中力模型,理论分析应力扰动程度与探针临界压力的关系,结合钻孔窥视、RQD、实验室矿物成分、单轴抗拉强度等分析手段,对比研究了不同钻孔深度下泥岩强度变化规律,并进行了应力扰动分区。结果表明:①探针在集中力作用下产生主动承载区、辐射剪切区、被动承载区,巷道浅部扰动程度较大,泥岩容易出现“拉-压”滑移破坏。当被动承载区处于巷道浅部位置时,滑移变得更为容易,探针临界压力较低,导致所测泥岩强度偏低;当被动承载区处于巷道深部位置时,泥岩处于“压-压”受力状态抑制滑移活动,探针压力增加,泥岩力学强度增加。②泥岩取芯率低的位置,一处为泥岩与砂质泥岩互层且胶结性较弱位置,另一处为黏土含量高且厚度较大位置。③采用强力短锚索技术,增加顶板支护强度,减少应力扰动程度,浅部泥岩力学强度增加了71%~76%。④随着距巷道表面深度的增加,现场所测抗压强度和实验室所测抗拉强度数据离散程度均减少,根据二者比值关系,划分了应力充分扰动区、部分扰动区、未扰动区。实验研究应力扰动对泥岩力学特征的影响,对于泥岩从实验室到现场强度换算具有重要参考意义。 展开更多
关键词 应力扰动 力学强度 钻孔触探法 支护强度
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水力裂缝周围应力场解析模型及应力扰动分析 被引量:6
12
作者 邵尚奇 陈凯 +2 位作者 丁文刚 杨国威 唐婧 《石油机械》 北大核心 2018年第2期108-114,共7页
运用势理论建立了无限大地层Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝周围应力场解析模型,得到地应力和流体压力双重作用下Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝应力场函数和复合裂缝应力场解析表达式。计算并分析了裂缝倾角为0°、30°、45°和60°等4种倾斜裂缝... 运用势理论建立了无限大地层Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝周围应力场解析模型,得到地应力和流体压力双重作用下Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝应力场函数和复合裂缝应力场解析表达式。计算并分析了裂缝倾角为0°、30°、45°和60°等4种倾斜裂缝周围的有效应力分布。研究中发现:当垂直于裂纹面方向距离超过4倍半缝长时,诱导应力几乎可以忽略不计;垂直于裂纹面方向的应力扰动范围比平行于裂纹面方向的扰动范围大57.7%~61.5%;平行于最大水平主应力的裂缝在垂直于裂纹面方向中心区域的应力诱导范围比端部高7.9%~10.8%,不平行于最大水平主应力的裂缝垂直于裂纹面方向中心区域应力诱导范围比端部低23.8%~26.4%;在裂缝周围存在应力增强区和应力屏蔽区,且范围和形态与射孔方向和最大水平主应力夹角存在关系。研究结果可为水平井射孔角优选以及分段压裂的裂缝优化布置提供一定的理论指导。 展开更多
关键词 水力压裂 水力裂缝 射孔角 应力扰动 应力场模型 诱导应力
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盾构施工对土体应力扰动过程的三维数值分析 被引量:2
13
作者 马元 宋锦虎 付浩 《铁道建筑》 北大核心 2012年第11期57-60,共4页
基于比奥固结理论,应用ABAQUS软件,建立了包括盾构管片、注浆层、注浆压力、开挖面推力等参数的盾构施工三维有限元计算模型,并对模型进行了验证。采用分步开挖的方法模拟盾构施工对周围土体的应力扰动过程,计算并分析了主应力大小、方... 基于比奥固结理论,应用ABAQUS软件,建立了包括盾构管片、注浆层、注浆压力、开挖面推力等参数的盾构施工三维有限元计算模型,并对模型进行了验证。采用分步开挖的方法模拟盾构施工对周围土体的应力扰动过程,计算并分析了主应力大小、方向以及孔隙水压力等参数,分析结果表明:盾构施工对周围不同区域土体有加载或卸载作用,从而产生正的或负的超孔压;在土层渗透系数较小时,盾构施工之后土体中仍存在较大的超孔压,造成土体长期固结变形,使管片荷载随时间增大;采用三维流固耦合有限元计算方法可合理模拟含水地层的盾构施工过程。 展开更多
关键词 盾构施工 应力扰动 三维模型 有限元
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双侧采动应力扰动下盘区大巷加固支护技术研究 被引量:12
14
作者 郭东杰 《煤炭工程》 北大核心 2020年第10期39-43,共5页
针对成庄矿二盘区大巷受双侧工作面回采动压影响后围岩变形严重难以维护的问题,通过生产地质条件详查和现场测试揭示了动压影响巷道变形的实质,采用FLAC3D有限差分软件模拟研究不同层位裂隙对锚杆(锚索)支护预应力场的影响研究,并在高... 针对成庄矿二盘区大巷受双侧工作面回采动压影响后围岩变形严重难以维护的问题,通过生产地质条件详查和现场测试揭示了动压影响巷道变形的实质,采用FLAC3D有限差分软件模拟研究不同层位裂隙对锚杆(锚索)支护预应力场的影响研究,并在高预应力强力支护理论分析的基础上,提出了对破碎围岩注浆改性后二次补强支护控制巷道围岩稳定性的方法。采用理论计算确定了盘区大巷注浆参数,并应用于盘区大巷加固施工。通过井下加固效果观测表明,采用注浆改性和锚索支护综合加固后巷道两帮最大收缩量为50mm,顶底板最大移近量为65mm,变形量很小,说明改性—支护加固方案有效控制了双侧采动应力扰动下巷道围岩变形,加固效果显著。 展开更多
关键词 双侧采动 应力扰动 盘区大巷 加固技术 注浆改性
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脉动水力压裂过程中煤层应力扰动特征的数值模拟分析 被引量:9
15
作者 陆沛青 李根生 +3 位作者 黄中伟 田守嶒 沈忠厚 李小江 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第21期210-216,共7页
煤层脉动水力压裂是在煤层常规水力压裂与脉动注水基础上提出的一项新技术,但目前针对脉动压裂过程中地应力扰动特点的研究尚不充分。基于连续介质力学,采用交错网格有限差分,建立了脉动载荷下地应力响应数值模型,研究了脉动压裂过程中... 煤层脉动水力压裂是在煤层常规水力压裂与脉动注水基础上提出的一项新技术,但目前针对脉动压裂过程中地应力扰动特点的研究尚不充分。基于连续介质力学,采用交错网格有限差分,建立了脉动载荷下地应力响应数值模型,研究了脉动压裂过程中地层扰动应力的分布、有效扰动范围及不同地层力学参数对应力扰动的影响,发现脉动水力压裂引起的应力扰动具有以下特征:波及范围广、区域性应力集中,可产生会聚效应;可引起切应力使煤层产生拉伸损伤,形成远大于准静态压裂的有效应力扰动区;可利用煤岩的强压缩性产生更大范围的应力扰动与损伤区,提升压裂效果。该成果可望为煤层脉动水力压裂增产机理研究提供参考和依据。 展开更多
关键词 煤岩 脉动水力压裂 交错网格有限差分 应力响应模型 应力扰动特征
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地下洞室分期开挖应力扰动特征与规律研究 被引量:10
16
作者 李建贺 盛谦 +2 位作者 朱泽奇 牛利敏 卞晓曼 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期549-556,共8页
针对地下洞室开挖扰动分析中常忽略应力主轴旋转以及应力扰动无法量化的现状,以大岗山水电站地下厂房为研究实例,根据主应力方向与洞室横断面及洞轴线之间的几何关系,定义了描述应力主轴旋转的特征角。研究表明,洞室开挖引起了顶拱和边... 针对地下洞室开挖扰动分析中常忽略应力主轴旋转以及应力扰动无法量化的现状,以大岗山水电站地下厂房为研究实例,根据主应力方向与洞室横断面及洞轴线之间的几何关系,定义了描述应力主轴旋转的特征角。研究表明,洞室开挖引起了顶拱和边墙不同程度的应力释放和主方向旋转,围岩主应力均在开挖当期卸荷强烈,主应力方向在开挖当期和后继一个开挖期中旋转强烈,且顶拱和边墙部位主应力方向调整具有一定的共性,表现为最小主应力方向最终近似垂直于洞室开挖面,而最大主应力与中主应力方向则近似在平行于开挖面的平面内调整。在此基础上,考虑应力主轴旋转影响,定义应力扰动指标SDI作为描述洞室围岩应力场扰动程度的力学表征量,研究了大岗山水电站地下厂房围岩应力场扰动的时间演化过程和空间分布特征,并将数值模拟得到的强应力扰动区与现场测试的开挖损伤区进行了对比分析,相关认识和结论具有一定理论和工程意义。 展开更多
关键词 地下厂房 开挖 应力方向 特征角 应力扰动
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工作面回采对底板岩巷应力扰动分析研究 被引量:6
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作者 马良 王国防 +1 位作者 王浩 薛建秋 《煤炭工程》 北大核心 2013年第5期96-98,共3页
以济宁三号煤矿123上05工作面回采对12采泄水巷的影响为工程背景,采用FLAC数值模拟与现场应力计监测相互验证的方法,对上层煤开采对底板岩巷的影响进行研究分析,模拟结果表明:123上05工作面回采后对下部岩层有应力扰动作用,在实体煤侧... 以济宁三号煤矿123上05工作面回采对12采泄水巷的影响为工程背景,采用FLAC数值模拟与现场应力计监测相互验证的方法,对上层煤开采对底板岩巷的影响进行研究分析,模拟结果表明:123上05工作面回采后对下部岩层有应力扰动作用,在实体煤侧形成增压区,在采空区侧形成卸压区;垂直应力与水平应力在实体煤侧随着与煤层距离增加而降低,在采空区侧随着与煤层距离增加而升高。应力计监测结果表明:123上05工作面侧向支承压力(增压区)在实体煤侧对泄水巷影响范围为0~20m;采空区一侧支承压力对泄水巷影响范围(卸压区)为0~20m。模拟结果与现场应力计监测结果一致,为相似地质条件下底板岩巷维护提供了参考。 展开更多
关键词 底板岩巷 应力扰动 侧向支承压力 巷道维护
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裂缝充填物对脉动水力压裂应力扰动效果的数值模拟 被引量:3
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作者 陆沛青 李根生 +3 位作者 沈忠厚 黄中伟 盛茂 迟焕鹏 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期77-84,共8页
利用线性滑移模型、有限差分及交错网格技术研究脉动水力压裂过程中应力在含裂缝地层中的传播与分布规律,分析不同缝间距和震源频率下裂缝充填物对脉动水力压裂应力扰动效果的影响机制。结果表明:含矿物质裂缝对脉动水力压裂应力扰动... 利用线性滑移模型、有限差分及交错网格技术研究脉动水力压裂过程中应力在含裂缝地层中的传播与分布规律,分析不同缝间距和震源频率下裂缝充填物对脉动水力压裂应力扰动效果的影响机制。结果表明:含矿物质裂缝对脉动水力压裂应力扰动影响微弱,可近似看作均质区域;含液体裂缝可通过反射作用引起强透射区与弱透射区介质速度的差异,引发剪应力形成拉伸破坏,但当距离震源较近时,反射波易抵消压力波,削弱压裂效果;含气体裂缝类似含液体裂缝,但反射作用更强烈,距离震源更远才能提升压裂效果;脉动水力压裂可利用裂缝的非均质性促进压裂效果,缝间距为初始人造裂缝长度的2~3倍时可获得较好的压裂效果。 展开更多
关键词 脉动水力压裂 线性滑移模型 裂缝充填物 应力扰动效果 最优间距
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隧道应力扰动区及其影响因素分析 被引量:9
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作者 何洵 李铀 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2782-2790,共9页
一般认为扰动区范围为隧道截面最大直线尺寸的3~5倍。在弹性状态下进行分析,利用已有的未考虑自重的圆形隧道解析解确定圆形隧道扰动区影响因素及扰动区范围,并总结出圆形隧道扰动区半径与隧道半径和泊松比之间的多项式关系。采用ANSYS... 一般认为扰动区范围为隧道截面最大直线尺寸的3~5倍。在弹性状态下进行分析,利用已有的未考虑自重的圆形隧道解析解确定圆形隧道扰动区影响因素及扰动区范围,并总结出圆形隧道扰动区半径与隧道半径和泊松比之间的多项式关系。采用ANSYS分析考虑自重的圆形、直墙半圆拱和矩形3种截面隧道开挖后围岩应力场和扰动区范围。应用弹塑性折线理论将弹性状态所得的成果推广至弹塑性状态。研究结果表明:圆形、矩形、直墙半圆拱3种截面形式的最大扰动区范围均超出了隧道截面最大直线尺寸的5倍,即一般情况下大于现时认为的3~5倍;从减小扰动区范围的角度出发,相同高度与跨度的3种隧道截面,圆形截面最优,直墙半圆拱截面次之,矩形截面最差。研究成果可为隧道支护设计以及数值模型计算域的选取提供参考。 展开更多
关键词 圆形隧道 围岩 应力扰动 数值模拟 弹塑性分析
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数值模拟静态应力扰动下的断层失稳:结果分析兼与Dieterich模型和Coulomb模型的对比 被引量:6
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作者 解孟雨 史保平 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期593-605,共13页
基于大量岩石力学实验,Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述岩石摩擦过程的速率-状态摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成为研究地震成核等地震演化机制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了... 基于大量岩石力学实验,Dieterich和其他研究者(Dieterich,1978;Ruina,1983)首先提出了描述岩石摩擦过程的速率-状态摩擦定律(R-S摩擦定律).如今R-S摩擦定律已成为研究地震成核等地震演化机制的有效手段.Dieterich(1992,1994)最早提出了描述受静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的余震触发机制的解析模型.现在Dieterich模型已经成为解释余震随时间衰减规律的Omori定律等地震观测现象的有力工具.与之相对应,广泛使用的Coulomb应力失稳模型也可以给出断层受到静态剪应力扰动后,断层失稳时间的提前和推后量.Dieterich模型和Coulomb应力失稳模型基于不同的物理方法,所以在进行地震危险性评估时,二者均有各自的局限性.本文利用R-S摩擦定律控制的1-D弹簧-滑块模型,模拟计算了理论地震循环以及在不同静态剪切应力扰动下,失稳时间的提前和推后量的变化情况,然后将计算得到的时间提前和推后量分别与Dieterich模型和Coulomb模型的相应计算结果进行了定量化对比和差异性分析,并给出了相应的解释.数值模拟结果显示,对于R-S摩擦定律在参数不变的条件下,断层模型失稳时间的提前和推后量的大小强烈依赖于静态剪应力扰动的大小和作用时间,而且绝对值相同的正、负向静态剪应力扰动造成的失稳时间的提前和推后量的变化情况并不完全一致.在震后松弛/滑移阶段和闭锁阶段,时间提前和推后量是常数,且随静态剪应力扰动绝对值的增大而增大,两者的比值接近于1.0,这与Dieterich模型和Coulomb模型的结果是一致的,相应的差值小于两模型结果的10%.而在自加速阶段,模拟计算结果则存在与Dieterich模型和Coulomb模型结果不同的特征.首先,在自加速阶段模拟计算结果均偏离Coulomb模型,而且时间提前和推后量的比值小于1.0,相异于Coulomb模型的论断.不过当受到正向静态剪应力扰动后,Dieterich模型的结果和模拟计算结果是一致的,最大相差量不超过Dieterich模型结果的7%,可接近0.对于负向静态剪应力扰动,当其绝对值较小时,Dieterich模型的结果很接近模拟计算结果,相差量不超过该结果的14%.但对于绝对值较大的情况,模拟计算结果远大于Dieterich模型的结果,最大可达Dieterich模型结果的35倍,这是由于负向静态剪应力扰动后使得Ω=δ·θ/dc1的条件不再成立,进而使得Dieterich模型不再成立.总的来说,与模拟计算相比Dieterich模型可以很好地描述1-D断层受扰后失稳时间提前和推后量的变化情况,并且可以体现出正、负静态剪切应力扰动后失稳时间提前量和推后量变化的差异性,而Coulomb模型则不能完整地给出受到静态剪应力扰动后断层失稳时间提前或推后的估计值. 展开更多
关键词 速率-状态摩擦定律 静态剪应力扰动 Coulomb应力失稳模型 Dieterich模型 失稳时间提前量 失稳时间推后量
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