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鉆孔水壓致裂法在隧道地應力測試中的應用,22000字40頁摘要深埋隧道往往存在高地應力聚集現(xiàn)象，高地應力工程病害主要表現(xiàn)為隧道開挖后洞內(nèi)發(fā)生巖爆、軟巖大變形等。通過選擇適當位置，開展鉆探深孔內(nèi)地應力的測試和計算，預判隧道開挖后可能發(fā)生巖爆或軟巖大變形段落，對指導隧道設計和施工中采用最佳斷面幾何形狀、最佳隧道支護和襯砌起著...
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鉆孔水壓致裂法在隧道地應力測試中的應用
22000字 40頁
摘要
深埋隧道往往存在高地應力聚集現(xiàn)象，高地應力工程病害主要表現(xiàn)為隧道開挖后洞內(nèi)發(fā)生巖爆、軟巖大變形等。通過選擇適當位置，開展鉆探深孔內(nèi)地應力的測試和計算，預判隧道開挖后可能發(fā)生巖爆或軟巖大變形段落，對指導隧道設計和施工中采用最佳斷面幾何形狀、最佳隧道支護和襯砌起著重要的作用。
由于巖體天然應力是一個非可測的物理量，它只能通過兩側應力變化而引起的諸如位移、應變或電阻、電感、波速等可測物理量的變化值，然后基于某種假設反算出應力值。鉆孔水壓致裂法是目前測量地殼深部地應力的唯一方法，前提是:①巖石為線彈性各向同性。②巖石是非滲透性的。③巖石中有一主應力分量與鉆孔軸線平行。根據(jù)測試結果，繪制壓力與時間關系曲線，按彈性力學理論計算出地應力值。與其他應力測試方法相比，鉆孔水壓致裂法不需要套心，不受測量深度限制，不需要使用應變計或者變形計，實測的范圍較大，且不必知道巖體的彈性參數(shù)，因此，在鐵路隧道地應力測試中，鉆孔水壓致裂法得到了廣泛的應用。
本文通過對巖體天然應力的經(jīng)典分析，聯(lián)系地應力的測試方法，詳解鉆孔水壓致裂法地應力測試原理、方法、技術和存在問題，結合地應力鉆孔施工工藝，取得了科學嚴謹?shù)膸r體力學數(shù)據(jù)，通過分析判斷，為鐵路隧道深孔勘察設計、施工提供可靠的科學依據(jù)。通過理論結合實踐的方法使理論更好地服務于實踐，同時也使實踐更好地指導理論。
關鍵詞：巖體天然應力；地應力測試；鉆孔水壓致裂法；鉆進工藝；應用研究
Abstract
There always exits aggregation of high stress in deep tunnel.. High stress engineering disaster mainly occurs as the tunnel excavation of rock blasting, soft rock deformation and so on inside the cave. By choosing the appropriate location to carry out drilling deep stress testing and calculation of the Mainland, to judge the tunnel excavation or rock burst may occur after large deformation of soft rock passages, to guide the design and construction of the tunnel section with the best geometry of the best tunnel support and play an important role in lining.
As the rock mass stress is a non-measurable physical quantities, it can only be calculated based on some hypothetical by some changes value.and then calculated based on a hypothetical anti-stress value. Drilling hydraulic fracturing method is the only way to the measurement of deep crustal stress provided that: ① the linear elastic of the rocks is isotropic. ②rock is non-permeable. ③a component of principal stress axis is parallel with the drilling in rock. According to test results, we can render the pressure and time curve and then calculate the stress according to the theory of elasticity to stress. Compared with other stress testing methods, drilling hydraulic fracturing method does not require the sets of heart and without measurement of the depth limit,It either needn’t the use of strain gauges or distortion meter and measured a larger area, and do not know the elastic parameters of rock mass, Therefore, drilling hydraulic fracturing method has been widely used in the railway tunnel stress testing.
Based on the classic analysis of rock- natural stress and contacted with the stress testing methods, this thesis put forward research and outlines the drilling hydraulic fracturing stress testing principles, method, technique and existed problem . Combined with the stress drilling technology ,it has got some scientific rock -mechanics data. By analyzing the judge, it provided reliable scientific evidence for the railway tunnel hole survey, designing and construction.. The theoretical method of combining practice and theory to better serve the practice, but also to better guide to practice theory.
Key words: Rock natural stress;Stress testing; Drilling hydraulic fracturing method; Drilling process; Engineering applicationss
目 錄
第一章 緒論 1
第一節(jié) 課題的提出及研究意義 1
第二節(jié) 鉆孔水壓致裂法測試的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1
第三節(jié) 地應力測試在巖土工程中的重要意義 3
第四節(jié) 研究思路與方法 4
第二章 巖體中的地應力 5
第一節(jié) 地應力概述 5
第二節(jié) 地應力的分區(qū)性（以中國為例） 6
第三節(jié) 巖體中天然應力的分布特征 7
第四節(jié) 天然應力狀態(tài)及影響因素 9
第三章 鉆孔水壓致裂法測試及地應力估算 11
第一節(jié) 常用地應力測試方法 11
第二節(jié) 鉆孔水壓致裂法原理 14
第三節(jié) 基本理論和計算公式 15
第四節(jié) 地應力的估算 17
第四章 鉆孔水壓致裂法測試的工程應用 21
第一節(jié) 工程地質概況 21
第二節(jié) 鉆孔的布置與選擇 21
第三節(jié) 鉆孔鉆進工藝 24
第四節(jié) 測試設備與步驟 27
第五節(jié) 測試結果與分析 30
第五章 結束語 32
致謝 34
參考文獻 35
參考文獻
【8】Cardy B H G,Brown E F.Rock M echanics forUnderground Mining[M].London：George Allenand Unwin.1993
【9】Kuriyagawa M，Kobayashi H，Matsunaga I，et a1．Application of hydraulic fracturing to three—dimensional in situ stress measurement[J]International Journal of Rock M echanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts， 1989， 26f6)： 587—593
【10】陳群策，李方全，毛吉震，水壓致裂法三維地應力測量的實用性研究，地質力學報，2001年，第一期
【11】譚成軒，孫冶，王連捷，地應力測量值的注意的問題，地質力學學報，2003年，第三期
【12】劉越，王振宇，周志星，基于掌子面編錄的隧道地質超前預報研究，人民黃河，2009年8月，第八期
【13】侯明勛，深部巖體三維地應力測量新方法、新原理及其相關問題研究，巖石力學與工程學報，2004年，第二十四期
【14】尤明慶，水壓致裂法測量地應力方法的研究，巖土工程學報，2005年3月，第三期
【15】汪華君，水壓致裂法測量地應力模擬方法研究，碩士論文，2003年
【16】黃醒春，巖石力學的參數(shù)，高等教育出版社，2005年11月，第一版
【17】Fairhurst C．Deformation，yield，rupture and stability of excavations atgreat depth[A]．In：Maury V，F(xiàn)ourmaintrax D ed．Rock at GreatDepth[C]．Rotterdam：A．A．Balkema， 1990．1103—1114．
【18】郭放良，伍法權，錢衛(wèi)平，張彥山，烏鞘嶺長大深埋隧道圍巖變形與地應力關系的研究，巖石力學與工程學報，2006年11月，第十一期
【19】康勇，李曉紅，王青海，姜永東，隧道地應力測試及巖爆預測研究，巖土力學，2005年，第六期
【20】陳建平，吳立，地下建筑工程設計與施工，中國地質大學出版社，2000年9月，第一版
22000字 40頁
摘要
深埋隧道往往存在高地應力聚集現(xiàn)象，高地應力工程病害主要表現(xiàn)為隧道開挖后洞內(nèi)發(fā)生巖爆、軟巖大變形等。通過選擇適當位置，開展鉆探深孔內(nèi)地應力的測試和計算，預判隧道開挖后可能發(fā)生巖爆或軟巖大變形段落，對指導隧道設計和施工中采用最佳斷面幾何形狀、最佳隧道支護和襯砌起著重要的作用。
由于巖體天然應力是一個非可測的物理量，它只能通過兩側應力變化而引起的諸如位移、應變或電阻、電感、波速等可測物理量的變化值，然后基于某種假設反算出應力值。鉆孔水壓致裂法是目前測量地殼深部地應力的唯一方法，前提是:①巖石為線彈性各向同性。②巖石是非滲透性的。③巖石中有一主應力分量與鉆孔軸線平行。根據(jù)測試結果，繪制壓力與時間關系曲線，按彈性力學理論計算出地應力值。與其他應力測試方法相比，鉆孔水壓致裂法不需要套心，不受測量深度限制，不需要使用應變計或者變形計，實測的范圍較大，且不必知道巖體的彈性參數(shù)，因此，在鐵路隧道地應力測試中，鉆孔水壓致裂法得到了廣泛的應用。
本文通過對巖體天然應力的經(jīng)典分析，聯(lián)系地應力的測試方法，詳解鉆孔水壓致裂法地應力測試原理、方法、技術和存在問題，結合地應力鉆孔施工工藝，取得了科學嚴謹?shù)膸r體力學數(shù)據(jù)，通過分析判斷，為鐵路隧道深孔勘察設計、施工提供可靠的科學依據(jù)。通過理論結合實踐的方法使理論更好地服務于實踐，同時也使實踐更好地指導理論。
關鍵詞：巖體天然應力；地應力測試；鉆孔水壓致裂法；鉆進工藝；應用研究
Abstract
There always exits aggregation of high stress in deep tunnel.. High stress engineering disaster mainly occurs as the tunnel excavation of rock blasting, soft rock deformation and so on inside the cave. By choosing the appropriate location to carry out drilling deep stress testing and calculation of the Mainland, to judge the tunnel excavation or rock burst may occur after large deformation of soft rock passages, to guide the design and construction of the tunnel section with the best geometry of the best tunnel support and play an important role in lining.
As the rock mass stress is a non-measurable physical quantities, it can only be calculated based on some hypothetical by some changes value.and then calculated based on a hypothetical anti-stress value. Drilling hydraulic fracturing method is the only way to the measurement of deep crustal stress provided that: ① the linear elastic of the rocks is isotropic. ②rock is non-permeable. ③a component of principal stress axis is parallel with the drilling in rock. According to test results, we can render the pressure and time curve and then calculate the stress according to the theory of elasticity to stress. Compared with other stress testing methods, drilling hydraulic fracturing method does not require the sets of heart and without measurement of the depth limit,It either needn’t the use of strain gauges or distortion meter and measured a larger area, and do not know the elastic parameters of rock mass, Therefore, drilling hydraulic fracturing method has been widely used in the railway tunnel stress testing.
Based on the classic analysis of rock- natural stress and contacted with the stress testing methods, this thesis put forward research and outlines the drilling hydraulic fracturing stress testing principles, method, technique and existed problem . Combined with the stress drilling technology ,it has got some scientific rock -mechanics data. By analyzing the judge, it provided reliable scientific evidence for the railway tunnel hole survey, designing and construction.. The theoretical method of combining practice and theory to better serve the practice, but also to better guide to practice theory.
Key words: Rock natural stress;Stress testing; Drilling hydraulic fracturing method; Drilling process; Engineering applicationss
目 錄
第一章 緒論 1
第一節(jié) 課題的提出及研究意義 1
第二節(jié) 鉆孔水壓致裂法測試的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 1
第三節(jié) 地應力測試在巖土工程中的重要意義 3
第四節(jié) 研究思路與方法 4
第二章 巖體中的地應力 5
第一節(jié) 地應力概述 5
第二節(jié) 地應力的分區(qū)性（以中國為例） 6
第三節(jié) 巖體中天然應力的分布特征 7
第四節(jié) 天然應力狀態(tài)及影響因素 9
第三章 鉆孔水壓致裂法測試及地應力估算 11
第一節(jié) 常用地應力測試方法 11
第二節(jié) 鉆孔水壓致裂法原理 14
第三節(jié) 基本理論和計算公式 15
第四節(jié) 地應力的估算 17
第四章 鉆孔水壓致裂法測試的工程應用 21
第一節(jié) 工程地質概況 21
第二節(jié) 鉆孔的布置與選擇 21
第三節(jié) 鉆孔鉆進工藝 24
第四節(jié) 測試設備與步驟 27
第五節(jié) 測試結果與分析 30
第五章 結束語 32
致謝 34
參考文獻 35
參考文獻
【8】Cardy B H G,Brown E F.Rock M echanics forUnderground Mining[M].London：George Allenand Unwin.1993
【9】Kuriyagawa M，Kobayashi H，Matsunaga I，et a1．Application of hydraulic fracturing to three—dimensional in situ stress measurement[J]International Journal of Rock M echanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts， 1989， 26f6)： 587—593
【10】陳群策，李方全，毛吉震，水壓致裂法三維地應力測量的實用性研究，地質力學報，2001年，第一期
【11】譚成軒，孫冶，王連捷，地應力測量值的注意的問題，地質力學學報，2003年，第三期
【12】劉越，王振宇，周志星，基于掌子面編錄的隧道地質超前預報研究，人民黃河，2009年8月，第八期
【13】侯明勛，深部巖體三維地應力測量新方法、新原理及其相關問題研究，巖石力學與工程學報，2004年，第二十四期
【14】尤明慶，水壓致裂法測量地應力方法的研究，巖土工程學報，2005年3月，第三期
【15】汪華君，水壓致裂法測量地應力模擬方法研究，碩士論文，2003年
【16】黃醒春，巖石力學的參數(shù)，高等教育出版社，2005年11月，第一版
【17】Fairhurst C．Deformation，yield，rupture and stability of excavations atgreat depth[A]．In：Maury V，F(xiàn)ourmaintrax D ed．Rock at GreatDepth[C]．Rotterdam：A．A．Balkema， 1990．1103—1114．
【18】郭放良，伍法權，錢衛(wèi)平，張彥山，烏鞘嶺長大深埋隧道圍巖變形與地應力關系的研究，巖石力學與工程學報，2006年11月，第十一期
【19】康勇，李曉紅，王青海，姜永東，隧道地應力測試及巖爆預測研究，巖土力學，2005年，第六期
【20】陳建平，吳立，地下建筑工程設計與施工，中國地質大學出版社，2000年9月，第一版
