地应力平衡目的

1、“地应力平衡”的含义、目的、作用

我们所建立的几何模型一般和工程实际情况或尺寸相对应、相一致，比如边坡几何模型和实际边坡尺寸一致，但我们可以夸张一点想像，实际边坡应是由一个更大一点或更高一点的不受重力的初始边坡在n年前突然受重力和类似目前的边界条件作用下逐渐形成了今天的尺寸大小，n年前受重力和类似目前的边界条件作用之前边坡的尺寸大小，我们不得而知，如果能准确知晓，我们就可以建立一个那时的几何模型，再施加重力和边界条件进行计算，变形后形状和现状边坡形状一致，其内力也就是初始应力场或地应力，就不用专门去施加地应力了，但问题是我们不能知晓边坡受力前的形状尺寸，我们现在的几何模型就是边坡现在的实际尺寸，受力后将会变成一个更小的或与现状不一致的边坡，这不符合我们模拟现状边坡的目的。如果我们知道现状边坡的内力，将其提取出来作为几何模型的内力，再和外力（重力）平衡，则我们建立的模型才能算和实际模型一致。 真实地知道现状边坡的内力是很难的，我们采取的办法是，用我们所建立的几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件进行计算，得到变形后或变得更小或与现状边坡不完全一致的边坡内力近似的作为现状边坡的内力，并重新将其施加于与现状边坡一致的几何模型，再施加重力（当

*initial conditions,type=stress,input=0.csv

mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)

（将网格划分精密一些，地应力平衡精度更高一些，2010-7-12注）

注意：导入的inp、csv或其他文件里不得有空行，否则会出现element 0。允许有空格。 --------------------------------------------------------------------

方法一：

桩土地应力平衡不容易通过，可先直接指定应力： *initial conditions,type=stress,geostatic Set-pile-soil,0,0,-510000,30,0.6,0.6

将桩土摩擦系数设为0，容易平衡，输出含有应力s11、s22等的应力文件；

导入应力文件，将摩擦系数提高为一个较小的数值（低于正常的摩擦系数），再计算，输出应力文件； 再提高摩擦系数，导入应力文件，计算，重复上述操作，直到摩擦系数达到正常值。

上述如果不行，可以干脆将桩与的接触改为tie，2010-8-18的模型按照上面的步骤操作不行，后来tie就

*initial conditions,type=stress,input=0.csv

mdb.models['Model-1'].setValues(noPartsInputFile=ON)

（将网格划分精密一些，地应力平衡精度更高一些，2010-7-12注）

注意：导入的inp、csv或其他文件里不得有空行，否则会出现element 0。允许有空格。 --------------------------------------------------------------------

方法一：

桩土地应力平衡不容易通过，可先直接指定应力： *initial conditions,type=stress,geostatic Set-pile-soil,0,0,-510000,30,0.6,0.6

将桩土摩擦系数设为0，容易平衡，输出含有应力s11、s22等的应力文件；

导入应力文件，将摩擦系数提高为一个较小的数值（低于正常的摩擦系数），再计算，输出应力文件； 再提高摩擦系数，导入应力文件，计算，重复上述操作，直到摩擦系数达到正常值。

上述如果不行，可以干脆将桩与的接触改为tie，2010-8-18的模型按照上面的步骤操作不行，后来tie就

3.1 地应力与地应力测量方法简介

地应力，又称原岩应力，也称岩体初始应力或绝对应力，是在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因产生的。在一定时间和一定地区内，地壳中的应力状态是各种起源应力的总和。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。地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可引起相应的应力场。而重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。

地应力测量，就是确定拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力状态，这种测量通常是通过多个点的量测来完成的。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，所以地应力研究是当前国际采矿界上的一个前沿性课题，近几十年来，世界上许多国家均开展了地应力的测量及应用研究工作,取得了众多的成果。

随着矿区开采现代化进程的不断提高和开采深

地应力计算公式

（一）、井中应力场的计算及其应用研究（秦绪英，陈有明，陆黄生 2003年6月） 主应力计算

根据泊松比?、地层孔隙压力贡献系数V、孔隙压力P0及密度测井值?b可以计算三个主应力值：

????H???A???v?VP0??VP0

?1???????h???B???v?VP0??VP0

?1???H?v???b?dh

0相关系数计算：

应用密度声波全波测井资料的纵波、横波时差（?tp、?ts）及测井的泥质含量Vsh可以计算泊松比?、地层孔隙压力贡献系数V、岩石弹性模量E及岩石抗拉强度ST。 ① 泊松比

??0.5?ts2??t2p2(?t??t)2s2p

2?b?ts2(3?ts2?4?tp)② 地层孔隙压力贡献系数 V?1? 222?m(?tms??tmp)22?b3?ts?4?tp③ 岩石弹性模量 E??t2s??t??t22s2p

④ 岩石抗拉强度 ST?a??b?(3?ts?4?tp)?[b?E?(1?Vsh)?c?E?Vsh]

注：?,?m,?tms,?tmp分别为密度测井值，地层骨架密度，横波时差和纵波时差值。a,b,c为地区试验常数。 其它参数

不同地区岩石抗

有意义

第26卷 第5期

岩石力学与工程学报 Vol.26 No.5

2007年5月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2007

深部矿井地应力测量方法研究与应用

康红普，林 健，张 晓

(煤炭科学研究总院 北京开采研究所，北京 100013)

摘要：目前地应力测量方法有很多种，可分为力学法、地球物理法及地质构造信息法等。在分析各种测量方法特点的基础上，介绍适用于深部煤矿巷道的地应力快速测量方法——小孔径水压致裂地应力测量法，包括小孔径水压致裂地应力测量原理、测量装置的组成部分和技术特征。在我国煤矿典型的深部矿区——新汶矿区井下巷道中，完成9个测点的地应力测量。其中5个测点的埋深超过1 000 m，最深达1 220 m。测量结果表明，7个测点的最大水平主应力大于垂直主应力；最大水平主应力高达42.1 MPa；最大水平主应力与垂直主应力的比值为1.004～1.550；新汶矿区超过1 000 m深井地应力以水平应力为主，最大水平主应力方向主要集中在N3°E～N43.5

2000年 第24卷 石油大学学报(自然科学版) Vol.24 No.5 第5期 JournaloftheUniversityofPetroleum,China Oct.2000

文章编号:1000-5870(2000)05-0001-03

声发射地应力测量中凯塞点的确定

薛亚东, 高德利

(石油大学石油工程系,北京102200)

摘要:准确判断凯塞点是岩石声发射地应力测量中的重点和难点,目前还没有一种有效的确定方法。对砂岩声发射试验中声发射信号的重标区间(R/S)进行了分析,发现lg(R/S)与时间间隔对数值具有很好的线性相关性,相关系数均大于0.97,这表明声发射信号曲线具有分形特征。研究还发现,不同载荷阶段声发射信号曲线的赫斯特指数(H)可反映声发射信号强弱变化的趋势。当H>0.5时,声发射信号趋于加强;H<0.5时,声发射信号趋于减弱。根据这一规律,通过计算声发射信号曲线的赫斯特指数(或分形维数),便可确定声发射试验中的凯塞点。实践证明这是一种确定凯塞点的有效方法。

关键词:地应力;测量;声发射;分形;凯塞效应中图分类号:TU453 文献标识码:A

引 言

岩石同许多金属材

2000年 第24卷 石油大学学报(自然科学版) Vol.24 No.5 第5期 JournaloftheUniversityofPetroleum,China Oct.2000

文章编号:1000-5870(2000)05-0001-03

声发射地应力测量中凯塞点的确定

薛亚东, 高德利

(石油大学石油工程系,北京102200)

摘要:准确判断凯塞点是岩石声发射地应力测量中的重点和难点,目前还没有一种有效的确定方法。对砂岩声发射试验中声发射信号的重标区间(R/S)进行了分析,发现lg(R/S)与时间间隔对数值具有很好的线性相关性,相关系数均大于0.97,这表明声发射信号曲线具有分形特征。研究还发现,不同载荷阶段声发射信号曲线的赫斯特指数(H)可反映声发射信号强弱变化的趋势。当H>0.5时,声发射信号趋于加强;H<0.5时,声发射信号趋于减弱。根据这一规律,通过计算声发射信号曲线的赫斯特指数(或分形维数),便可确定声发射试验中的凯塞点。实践证明这是一种确定凯塞点的有效方法。

关键词:地应力;测量;声发射;分形;凯塞效应中图分类号:TU453 文献标识码:A

引 言

岩石同许多金属材

现代隧道技术

ＭＯＤＥＲＮＴＵＮＮＥＬＬＩＮＧ

ＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹ高地应力软岩大变形隧道施工技术

文章编号：１００９—６５８２（２０１２）０４—００９４—０５

高地应力软岩大变形隧道施工技术

天Ｊ明吴广明

Ｊ。（中交第二公路工程局有限公司，西安７１００６５）

摘要两水隧道为双线铁路隧道，穿过志留系千枚岩地层，施１：中多处ｍ现大变形，反复ｍ现初期支护侵

限，安全风险高，施Ｔ难度极大。南于有针对性地采取了调整支护参数、加大变形预留量、自进式长锚杆锁脚、微台阶施１：］：艺等变形控制措施和施下技术，有效地控制了大变形。文章分析了两水隧道高地应力软岩特点和大变形特征，对高地应力软岩隧道施工进行了有益的探索。

关键词铁路隧道高地应力软岩变形控制

中图分类号：ｕ４５５．４９；ｕ４５６．３＋３文献标识码：Ａ

ｌ概述

兰渝铁路两水隧道位于甘肃省陇南市武都区，

为双线铁路隧道，起讫里程为Ｄ１Ｋ３５７＋０７０一ＤＫ３６１

＋０８４，全长４９４５．３５ｍ，其中３７６１．３５ｍ设计乃

Ｖ级软岩。隧道洞身穿过地层主要为志留系中、｜＿

千枚岩夹板岩、碳质千枚岩夹板岩、灰岩，碳质ｒ

枚岩呈深灰、灰黑色，含碳质鳞片交晶结构，片状

构造，受构造影响，褶皱发育，薄片、薄层状岩Ｊ，：

被节理切割成碎块状，岩体破碎稳定

大庆石油学院学报

JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTE第29卷Vol.29第2期No.22005年4月Apr.2005

地应力剖面在水力压裂施工中的应用

董建华1,2,刘　鹏2,王　薇2

(1.北京大学地球与空间科学学院,北京　100084;　2.大庆油田有限责任公司井下作业分公司,黑龙江大庆　

163453)

　　摘　要:为提高压裂的施工成功率、措施效果和技术水平,以弹性理论为基础,结合声波测井资料,建立了地应力的

计算模型和校正模型,并进行了现场应用.结果表明:地应力剖面在大庆深层气井“百米巨厚”储层的压裂改造上,可实现

从物性分层到与地应力分层,提高储层动用程度和评价质量;应用最小主应力剖面,采用全三维压裂施工技术模拟裂缝

高度的实际形态,可防止裂缝穿透上下隔层而破坏层系开采,合理进行工程参数优化、确定施工规模,提高裂缝有效支

撑,使产油量由压裂前的0.017t/d,增加到压裂后的3.911t/d;应用地应力剖面模型,可使压裂一次成功率由以往的

55.8%提高到85.4%.

关　键　词:应力剖面;声波测井;水力压裂;裂缝形态

中图分类号:TE357.14　　　文献标识码:A　　　文章编号:1000-1891(2005)02-0040