地应力分布

旗山煤矿深部地应力测量及地应力场分布规律王波;高延法;朱伟【摘要】With the increasing of coal mining depth and intensity,the geostress plays more important roles in the displacement and damage of surrounding rock. It is very important to take geostress measurements and ana-lyze the distribution characteristics of the geostress fields in coal mining area. The geostress measurements have been conducted within the depths of - 1000 and - 850 m in Qishan Coal Mine by using stress relief method. The analysis of the measurement data indicates that: The geostress field in Qishan Coal Mine, in which the tectonic stress takes absolute predominance, is dominated by horizontal stress and belongs to typical tectonic stress field;The magnitudes of the geostress are super high stress level. The orientations of the maxi-mum horizontal principal stresses mainly concentrate on NW - SE121° ~ 140°,the average is 130 . Finally, combined with the tectonic movement to further explore the relationship between mining deep geostress field and geological structure.%随着矿井开采深度的增加，地应力对围岩变形与破坏的影响更加突出，在煤矿矿区进行地应力测量，并分析地应力场分布规律具有重要意义。

地应力及其分布规律1 、地应力的基本概念地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

广义上也指地球体内的应力。

它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力。

地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现开挖设计和决策科学化的必要前提条件。

此外地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。

2、地应力的成因产生地应力的原因是十分复杂的，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、岩浆浸入和地壳非均匀扩容等。

另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也可引起相应的应力场。

其中，构造应力场和自重应力场为现今地应力场的主要组成部分。

当前的地应力状态主要由最近的一次构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。

由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造，另外，地应力场还受到其他多种因素的影响，造成地应力状态的复杂性和多变性，地应力成因之一：地幔热对流（图1、图2）地应力成因之一：板块边界受压（图3）地应力成因之一：岩浆浸入（图4）3、地应力的影响因素地壳深层岩体地应力分布复杂多变，造成这种现象的根本原因在于地应力的多来源性和多因素影响，但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。

1)岩体自重的影响岩体应力的大小等于其上覆岩体自重，研究表明：在地球深部的岩体的地应力分布基本一致。

但在初始地应力的研究中人们发现，岩体初始应力场的形成因素众多，剥蚀作用难以合理考虑，在常规的反演分析中，通常只考虑岩体自重和地质构造运动2)地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响地形地貌对地应力的影响是复杂的，剥蚀作用对地应力也有显著的影响，剥蚀前，岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力，剥蚀后，垂直应力降低较多，但有一部分来不及释放，仍保留一部分应力数量，而水平应力却释放很少，基本上保留为原来的应力数量，这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。

复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布及其对围岩稳定性的影响摘要随着地下空间利用的不断深入，隧道施工在现代城市和交通基础设施建设中变得越来越重要。

然而，复杂岩体中隧道施工所引起的地应力重分布对围岩的稳定性产生了深远影响。

本论文旨在研究复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布现象，并分析其对围岩稳定性的影响机制。

通过分析现有文献和实际工程案例，我们探讨了地应力重分布的成因、影响范围以及可能导致的围岩失稳机制。

研究发现，复杂地质条件下，隧道施工会导致地应力分布发生显著变化，进而引发围岩的开裂、变形甚至坍塌。

为了有效应对这一问题，合理的支护设计和施工方法显得尤为重要。

因此，我们还讨论了针对复杂岩体的隧道施工中应采取的支护措施，并提出了优化围岩稳定性的建议，以确保隧道施工的安全性和可持续性。

关键词：复杂岩体、隧道施工、地应力重分布、围岩稳定性、支护措施一、引言随着城市化进程的不断推进，地下空间的利用成为缓解城市交通、储存能源等问题的有效手段。

隧道作为地下交通和通信设施的重要组成部分，在现代城市基础设施建设中占据重要地位。

然而，隧道施工所面临的地质条件千差万别，尤其是复杂岩体中的隧道施工，往往面临着地应力的显著变化，进而对围岩稳定性造成影响。

二、地应力重分布的成因地应力重分布是指隧道施工过程中，由于开挖活动导致原有的地应力分布发生变化，进而影响周围围岩的稳定性。

复杂岩体中隧道施工引起的地应力重分布主要由以下几个因素导致：2.1 岩体应力状态变化隧道开挖过程中，岩体受到应力释放。

原本处于地壳深部的岩体，在受到开挖活动影响后，受到的应力得到部分释放。

这导致了原有的地应力分布受到破坏，周围围岩会逐渐调整其应力状态，以达到新的平衡状态。

这种应力状态的变化可能导致围岩的开裂、变形和失稳。

2.2 隧道开挖对地应力场的干扰隧道的开挖会对周围岩体的地应力场产生直接的干扰。

开挖活动使得原本相对稳定的地应力场发生改变，出现应力的聚集或分散现象。

地应力及其分布规律————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ地应力及其分布规律1 、地应力的基本概念地应力是存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。

广义上也指地球体内的应力。

它包括由地热﹑重力﹑地球自转速度变化及其他因素产生的应力。

地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是确定工程岩体力学属性,进行围岩稳定性分析，实现开挖设计和决策科学化的必要前提条件。

此外地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。

２、地应力的成因产生地应力的原因是十分复杂的,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、岩浆浸入和地壳非均匀扩容等。

另外,温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也可引起相应的应力场。

其中，构造应力场和自重应力场为现今地应力场的主要组成部分。

当前的地应力状态主要由最近的一次构造运动所控制，但也与历史上的构造运动有关。

由于亿万年来,地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造，另外,地应力场还受到其他多种因素的影响,造成地应力状态的复杂性和多变性,地应力成因之一:地幔热对流（图1、图２）地应力成因之一：板块边界受压（图3）地应力成因之一:岩浆浸入(图4)3、地应力的影响因素地壳深层岩体地应力分布复杂多变，造成这种现象的根本原因在于地应力的多来源性和多因素影响,但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。

1)岩体自重的影响岩体应力的大小等于其上覆岩体自重,研究表明：在地球深部的岩体的地应力分布基本一致。

但在初始地应力的研究中人们发现,岩体初始应力场的形成因素众多,剥蚀作用难以合理考虑,在常规的反演分析中,通常只考虑岩体自重和地质构造运动2)地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响地形地貌对地应力的影响是复杂的,剥蚀作用对地应力也有显著的影响,剥蚀前，岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力，剥蚀后，垂直应力降低较多，但有一部分来不及释放，仍保留一部分应力数量，而水平应力却释放很少，基本上保留为原来的应力数量，这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。

煤矿井下地质构造对地应力分布的影响摘要：近几年来，煤矿的开采过程中出现了很多问题，矿难的发生率也在逐年增加，当然这些矿难的发生与人们为谋求利益利益而对煤矿进行违规开采有很大关系，然而最主要的，还是因为煤矿的井下地质构造和相关地应力的分布。

为了保证煤矿开采的安全性，我们必须要对煤矿井下的地质结构进行研究，观察其对地应力分布所造成的影响。

该文主要是通过对现场地应力的观测分析来研究煤矿井下地质构造对地应力分布的影响。

关键词：煤矿；井下地质构造；地应力分布1 对现场的地应力分布进行观测1.1 测量井下地应力的设施以及方法目前，我国对煤矿地应力的测量，大部分都选用在井下的一些巷道里进行，测量过程中我们采用的工具多为钻孔机，而且测量过程中对于角度的选择至关重要。

选择的位置大部分为巷道内的顶板岩体，选择好位置后，我们需要仰角向所选位置进行钻孔施工，施工完毕后将选择好的传感器放置于所钻的孔道中，以此来测量煤矿的应力。

选择好测量应力的地点之后我们需要进行应力计安装工程，多数情况下我们会采取施工的方式，进行导孔以及安装孔，具体方式如下：确定好安装部位后我们需要将应力计放于煤矿岩体完整的部位。

然后再取出岩体内部连接着应力计的部位，一般情况取出的都是圆柱状的岩芯，在岩芯的取出的过程中采用的工具为金刚石岩筒。

这样一来，我们就可以利用应力计所测量的数据，对煤矿岩体的地应力进行计算。

在应力计安装施工过程中我们需要对连接着应力计的圆柱形岩芯，采取施压行为。

施压过程中选择的工具为弹模率定仪，如此一来，岩体的压力在变化过程中所产生的应变，都可以通过此方法完完整整地进行记录，之后根据公式对煤矿的地应力进行测量。

采取的公式为三维应力核算，在核算过程中我们还需要对岩体的泊松比以及弹性的模量进行核算。

1.2 测量井下地应力的参数以及位置大多数煤矿的范围都比较广，因此要想了解煤矿的地应力分布情况非常复杂。

为了能够对其分布情况有一个更好的把控，我们可以根据煤矿井下的地质情况，寻找不同的测试位置，如此一来，我们在对煤矿的地应力进行测量时就可以严格按照将煤矿地应力的真实情况尽可能反应出来，以及使测试点尽最大可能覆盖整个煤矿的原则来进行测量，最终我们得到的测量结果才能够更贴近事实。