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平谷钻孔地应力与围岩力学性质关系试验研究

秦向辉  
【摘要】: 赋存于岩体中的地应力与工程建设等很多领域都有密切的关系,地处复杂地质环境的我国西部地区重要工程建设、汶川地震后的区域稳定评价以及深部矿产开采面临的诸多新问题,都对地应力与围岩力学性质关系的研究提出了新的要求,进行该课题的研究有着十分重要的意义。 迄今为止,国内外关于岩性对地应力、岩体结构对地应力、岩石力学性质对地应力的影响以及实验中围压对岩石力学性质的影响的资料可比性和统一性不高,存在与地应力测量相对应的岩石力学实验进行的不系统以及在地应力与围岩力学性质关系分析中很少考虑岩体结构影响等问题。鉴于这些情况,本文依托北京地区主要活动断裂工程地质稳定性评价与地应力测量项目,开展了下列具体工作: (1)随钻孔在不同深度上进行系统地应力测量; (2)在地应力测量对应位置取钻孔岩芯样品,进行单轴以及5MPa、10 MPa、15 MPa围压下的岩石压缩实验,获得了岩石力学性质指标; (3)根据钻孔中岩体结构特征指标(RQD),对获得岩石力学性质指标进行修正,获得了地应力测量段近似的岩体力学性质指标。 在上述实验工作的基础上,详细对比分析了不同实验围压下花岗岩和灰岩中水平最大主应力、水平最小主应力和围岩力学性质的关系,获得了以下主要结论: (1)岩性、岩体结构、岩体(岩石)力学性质相互关联、相互影响,共同影响地壳浅表层地应力状态。 (2)在花岗岩中,水平最大主应力和水平最小主应力与岩体弹性模量均呈正相关关系。 (3)各向同性较好的岩体(如花岗岩),实测地应力大小与岩石及岩体力学参数相关性好;而各向异性明显的岩体(如灰岩),实测地应力大小与岩石及岩体力学参数的相关性差。


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