利用斜井钻孔破裂观测值约束深井和深矿中的全应力张量——在两个复杂实例中的应用

经过15年时间我们发展出一套技术,即利用钻孔井壁的非致命性破裂,包括压性破裂、钻探诱发的张性破裂以及与切穿井孔断层的滑动有关的应力扰动观测值,来确定任意向井和钻孔中的全应力张量。这些技术已延伸应用到石油工业中,也应用到矿山开采的钻孔岩芯取样中,以取得开采区周围应力集中影响的区域内外的应力状态。条件允许时,可用水压致裂法估计最小主应力值,但不能估计最大水平主应力值。作者在文中先回顾了这套方法的概念,然后对两个复杂实例进行了研究。第1个实例涉及到圣安德烈斯断层深部观测站（San Andreas Fault Observatory at Depth,SAFOD）计划第1阶段钻探应力状态的确定,SAFOD计划是一个钻穿加州中部圣安德烈斯断层的科学钻井计划。第2个实例涉及到确定南非一个极深矿周围的地壳应力状态。这些研究表明,在相当大的深度范围内,斜井钻孔破裂观测值与应力大小和方向是一致的。     

原地应力状态三维分布估算方法的发展及初步应用

日本原子能机构(Japan Atomic Energy Agency)提出了一种方法,即通过地表原地应力测量所得的有限数据精确估算任意一点的实际原地应力状态分布.我们假定实际地应力是由上覆岩层压力和板块构造力的综合作用形成的,并建立了两种模型:三维有限元模型和边界元模型,模型考虑了地质情况的不均匀性,如岩石类型的变化和...     

区域断裂对韩国东南部地区现今应力状态的影响

利用朝鲜半岛东南部地区浅层地应力数据,给出区域现今应力状态的分布特征及其与断层分布的关系.地应力数据表明,区域最大主压应力呈ENE-WSW到NE-SW向,这与地震震源机制解及欧亚板块东部构造应力方向的一阶模式一致.或许是受到断层的影响,现今应力张量在大小和方向上表现出不均匀性.区域水平主应力变化较为一致,而垂向则变化较...     

非饱和土的固结与水力特性研究

采用平均土骨架应力代替Bishop的非饱和土的有效应力,基于分析体积变形连续性条件建立了简化的一维非饱和土固结方程,分析计算了非饱和土在固结过程中孔隙压力、平均土骨架应力、饱和度的变化情况。同时建立了耦合水力特性的非饱和土本构模型和屈服方程。算例计算结果表明本文提出的非饱和土简化固结理论和耦合水力特性的非饱和土应力应变本构模型的有效性。     

失水过程中的土壤孔隙比―含水量―吸力关系

当土体总应力状态保持不变时,基质吸力的提高是导致孔隙水排水、土样体积收缩、孔隙结构改变的根本原因,通过吸力可以将土壤收缩曲线和土水特征曲线联系起来进行比对研究。采用广义有效应力原理分析超固结土样和正常土样的失水过程,结果表明:超固结土样中存在着相应的先期固结压力的吸力值,称之为先期固结吸力ψc。当土样吸力小于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线不同:超固结土孔隙比随吸力提高而减小的坡度较缓,约等于土样的回弹再压缩指数,土样处于结构性收缩阶段;先期固结压力越大,土水特征曲线的进气值越高。当土样吸力高于ψc时,超固结土样和正常固结土样的收缩曲线、土水特征曲线重合。     

自由场典型液化特征数值模拟试验

应用FLAOD实现自由场液化数值模拟试验.试验结果验证了砂土液化典型特征:超静孔隙水压升高,有效应力降低,体积压缩积累增大.证实了液化的隔振作用:砂土在液化状态变为流体,不能传递剪力,液化时砂土位移、速度、加速度振幅显著降低,剪应力降低,动水向上渗流,土体向下沉降,水平残留不可恢复位移.球压应力、有效压应力、动水压力满...     

可液化土层隧道围岩的动力响应及液化区发展分析

隧道可液化土层围岩对地震动作用非常敏感,可液化土层动孔压的产生和发展使得地下结构受到上浮作用,从而影响地下结构的稳定性.通过对可液化土层中隧道动力响应计算,研究了不同静应力场隧道围岩动孔压场分布、围岩液化区域分布以及衬砌结构仰拱底与拱顶的动孔压差变化.研究结果表明,不同静应力场对围岩可液化土的动孔压分布、液化区域分布及...     

余震密度随距离的衰减不代表动态应力触发过程

分辨多数余震和后续主震是由静态应力触发(Stein,1999;Todaetal,2005;Parsons,2002)还是动态应力触发(Hilletal,1993;kilb,2003;Brodsky and Prejean,2005;Gomberg and Johnson,2005;Hill and Prejean,2007),对理解地震内在作用和预测地震危险性是有必要的(Freed,2005)。Felzer和Brodsky(2006)分析了2≤M<3和3≤M<4级主震后5min内余震的空间分布情况,发现距主震50km范围内M≥2余震具有特定的幂律衰减关系,且衰减曲线的斜率为-1.35。据此,他们认为余震随距离的衰减只能用动态触发来解释。基于上述假设我们进行了一系列的检验,但没有一个可通过检验,进而,本文中对这种衰减关系提出了另外一种解释。在距离2≤M<3主震300m以外的地方,主震前5min内的地震活动性衰减与主震后5min内的衰减没有显著的区别,表明主震对它静态触发区域以外的地方没有影响。表征余震基本特性的大森随时间衰减关系在距离主震10km以外的地方是不存在的。最后,发现在主震波前未到达之前的余震中发现了...     

加州帕克菲尔德地区M4—5地震对重复事件地震周期的触发效应

应力扰动影响地震的复发,并对了解地震周期和地震危险性具有重要的作用。加州帕克菲尔德圣安德烈斯断层上的大量重复地震为检查重复事件对中强地震发生的反应提供了难得的机会。使用高分辨率地震台网目录获得的187个M-0．4～1．7级地震重复序列,我们发现重复事件序列的复发时间到接近M4—5地震时缩短了,说明是由大地震触发的。该触发效应在5km左右的距离内最明显,相应的静态同震应力变化为0．6～26．6kPa,并随距离衰减。我们还发现从1993至1998年复发间隔相应地缩短了。这种几年经久不衰复发加速反映了1990年代初断层滑动加速并提高了加载速率。