中国地应力场分布规律统计分析

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。

分层地应力分析评价技术用于油气田开发分层地应力分析评价技术可有效地指导压裂设计、注水方案设计等工作,有重要的研究意义。

目前,人们已提出了多种地应力模式,本文在理论分析和资料调研的基础上,提出了一新的地应力模式。

利用理论研究成果,开发了分层地应力分析评价软件,介绍了软件的主要功能模块,软件的计算精度满足了工程设计的需要,与测试结果吻合程度较高,对方案设计具有一定的指导意义。

地应力的研究与分析分析地应力的成因和确定的方法,确保重大土木工程前期和施工的安全进行。

地质力学模型试验技术的进展根据长江科学院2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。

认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。

地质力学模型试验技术的进展根据长江科学院2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。

认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。

地应力测量方法研究综述对于深埋岩石工程,岩体的地应力状态直接关系到工程和区域的稳定性.通过收集大量的国内外有关地应力的研究资料,回顾了地应力测量的发展历程,总结了各种地应力测量方法的适用范围,基于今后岩石工程所呈现的新特点和新问题,探讨了地应力测量的发展趋势.岩体地应力及其测量方法综述岩体中的地应力场是一个具有三维空间的复杂应力场,它的大小和分布规律受岩体自重、地质构造运动、地形地貌及剥蚀作用等多种因素的影响,选择合理有效的地应力测量方法对地应力场的测量至关重要。

作者对地应力的分布规律、影响因素、地应力测量前后应考虑的问题进行分析,对几种常用的地应力测量方法进行对比,对地应力测量研究中的主要问题进行分析。

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。

我国地应力场的时空分布规律稿子一嘿，朋友！今天咱们来聊聊我国地应力场的时空分布规律这个超级有趣的话题。

你知道吗？我国地域辽阔，这地应力场的分布可复杂着呢！从时间上看啊，它可不是一成不变的。

有时候，随着季节的变化，地应力也会有点小波动。

就好像人会随着心情有不同的表情一样。

在空间上，那更是千差万别。

比如说，在山区，地应力可能就比较大，就像大力士一样充满力量。

而在平原地区呢，相对就会温柔一些。

再往细了说，我国的西部地区，地应力常常表现得很活跃，像是个调皮的孩子，总爱蹦蹦跳跳。

而东部地区呢，就相对稳定些，像个安静的乖宝宝。

还有哦，不同的地质构造带，地应力的表现也不一样。

像那些断裂带附近，地应力就特别复杂，仿佛在进行一场神秘的舞蹈。

怎么样，是不是觉得地应力场的时空分布很神奇？这可真是大自然的奇妙安排呀！稿子二亲爱的小伙伴们，咱们来唠唠我国地应力场的时空分布规律。

先来说说时间这方面。

你能想象到吗？一年当中，地应力也会跟着季节的节奏变来变去。

夏天的时候，可能它会稍微轻松一点；到了冬天，又好像收紧了自己，变得紧张起来。

空间上的差别那才叫大呢！北方和南方就不太一样。

北方的地应力有时候就像个豪爽的大汉，直来直去；南方呢，更像是个温柔的姑娘，细腻而多变。

还有啊，沿海地区和内陆地区也不同。

沿海地区受到海洋的影响，地应力的变化会相对平稳一些。

而内陆呢，就像是个独行侠，有着自己独特的脾气。

从高山到盆地，地应力也是一路在变。

高山上的地应力，就像是在努力攀登的勇士，充满了力量和挑战。

而盆地里的，仿佛是在休息的旅人，相对比较平和。

我国地应力场的时空分布规律就像是一幅巨大而又神秘的画卷，等待着我们不断去探索和发现。

是不是很有意思呀？。

4 地应力及其测量4.1 地应力的定义及其重要性地应力又称为天然应力、初始应力或一次应力（相对于二次应力），是存在于地壳岩体中的没有受到工程扰动的原始应力状态。

地应力根据其成因总体上分两类（对工程影响较大），即自重应力和构造应力。

另外，温度变化、岩浆侵入、地表剥蚀等也会在岩体中产生应力。

地应力是各类应力的叠加。

天然应力是引起岩土工程变形和破坏的根本作用力，其地位相当于工程习惯中所理解的外部荷载，但又与材料力学、弹性力学中泛指的外荷载又有不同。

地下工程是在原岩应力作用下开挖的，即地下工程是先受力、后开挖，并且地应力从开挖前到最终一直对围岩起作用。

原岩应力是涉及地壳问题各个学科领域最基础性的原始资料。

在地球物理领域，科学家们汇集了全球陆地与海底大量的地应力测量资料，编制了地壳应力分布图，并用于建立地壳构造模型和研究地壳运动规律，这项工程促进了地球动力学，包括地震机制研究的发展。

在采矿工程领域，原岩应力的大小和方向是井巷断面形状优化设计、方位的合理选择以及井巷支护、采场矿山压力控制的最主要依据之一。

在其它领域，如水利水电坝基选择和大坝稳定性，石油钻孔孔壁稳定性和增加采油率的裂井工程，核废料处理中防止泄露和污染、地热利用工程以及地质灾害防治工程等等，都要用到地应力这个基本参数。

在岩土工程的数值分析方法如有限元法等中地应力的大小和方向也是最原始的输入参数。

显然，没有可靠正确的地应力资料，任何数值分析便没有意义。

因此，地应力是确定工程岩体力学属性、进行工程岩体的稳定性分析、实现岩体工程设计和决策科学化的前提。

4.2 自重应力由岩体的自重所引起的应力称为岩体的自重应力，其在空间有规律的分布状态称为自重应力场。

自重应力是地心引力的结果。

自重应力是上覆岩体重力叠加的结果。

其铅直分量恰好是单位面积上覆岩体的重量。

在均质岩体中，自重应力的铅直分量σz =γ⋅z ，其中γ——岩体重度；z ——计算点距地表的深度。

如果计算点至地表间岩体是由n 层厚度不等、重度不同的岩体构成的，则该点处的自重应力的铅直分量为各层岩体自重应力铅直分量的叠加，σz =∑γi ⋅h i ；其中γi ——第i 层岩体的重度；h i ——第i 层岩体的厚度。

首山一矿深部地应力分布规律及影响因素郭德勇;揣筱升;张铁岗;郭明生【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2024(49)5【摘要】为探讨平顶山首山一矿深部地应力分布规律及其影响因素,基于矿井实测地应力数据,运用构造物理学、岩石力学和数值模拟方法,研究了测点地应力类型、大小和方向分布规律,反演了地应力场分布特征,分析了埋深、岩性和地质构造对地应力的影响,确定了影响地应力分布的主控因素。

研究表明:多元回归反演分析法获得的地应力计算值与实测值吻合,相对误差小于20%,结果可靠。

矿井煤岩体处于三维压应力状态,煤层主应力关系为S_(H)>S_(V)>S_(h),地应力由矿井北部向南部呈现先增大后减小再增大的变化趋势,地应力为28~44 MPa,属于高应力水平,地应力方向为NEE向。

埋深影响地应力大小和类型,随埋深增加主应力增大,应力场类型向准静水压力场过渡;岩性与地应力密切相关,从泥岩到砂岩或灰岩,地应力增大,弹性模量越大地应力越大,地层岩性的差异造成地应力大小离散分布、应力方向偏转角不超过10°;矿井地应力与埋深、弹性模量的关系可表示为σH=0.0350H+0.4681E−8.5513。

地质构造是影响首山一矿地应力分布的主控因素,褶皱形态控制地应力的水平应力分布,向斜内弧应力值大于背斜内弧,且褶皱弯曲程度越大,其内弧地应力越大,应力梯度越大;断层带内应力降低、断层尖灭端应力集中,地应力方向沿着断层走向偏转,与断层走向夹角越大,应力方向偏转角越大;断层切割复式褶皱时,断层与向斜构造组合区应力值大于断层与背斜构造组合区,且断褶构造组合造成地应力方向分布紊乱。

【总页数】16页(P2360-2375)【作者】郭德勇;揣筱升;张铁岗;郭明生【作者单位】中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院;中国平煤神马能源化工集团有限责任公司【正文语种】中文【中图分类】TD311【相关文献】1.旗山煤矿深部地应力测量及地应力场分布规律2.某金属矿深部原岩应力测量及地应力场分布规律研究3.墨江金矿矿体分布规律、控矿因素及深部找矿方向探讨4.玲珑金矿深部地应力测量及矿区地应力场分布规律因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。