回龙山隧道区址地质构造特征评述及地应力场方向确定

以现场实测地应力资料为依据,结合震源机制解方法,对某水电站右岸实测地应力场进行了分析,拟合了地应力场的数学表达式,并推演研究了工程区域地应力场的分布特征,结果表明:某水电站工程区域位于高山峡谷地带,经历了多次构造运动,地应力场主要受区域构造运动的影响,这种影响对水平方向的构造应力尤为剧烈;工程区域地应力场总体表现为竖直应力略小于自重应力,最大水平主应力以构造应力为主,其值约为20mpa。

通过反复、不断深入的地面地质调绘,结合区域构造背景分析及物探、钻探揭示信息的综合分析,研究了大相岭隧道区域构造特征、近隧址区构造特征以及隧址区主体构造特征,根据构造损伤程度将隧址区划分为强构造损伤区、次强构造损伤区以及弱构造损伤区,并进行了结构面分级研究,研究分析了各构造损伤区岩体结构特征,为隧道围岩级别划分、围岩稳定性分析及其它地质评价奠定了基础。

用西南地区三个有代表性的工程实例分析了岩溶地质灾害的构造成因、类型以及性质、规模和空间展布,为治理岩溶地质灾害提供定性的理论依据,也为定量探测打下基础。

锦凌水库位于辽宁省锦州市境内的小凌河下游,库区地层以义县组火山岩为主,工作区内没有深大断裂通过,库区内共确认断层44条,延伸长度长达10～40km的断层计13条。其中9条与库区关系较大的断层都有实测点控制;7条断层的确认参考了邱皮沟煤矿、锦凌煤矿地质资料;总计33条断层有实测地质点控制。大马口子一带,出现一个较小规模的小马口子—王胡台向斜和沙河堡背斜。测区内节理可分为6组,其产状与区域应力场吻合。库区的地质构造条件对建库较有利。

地应力场是一个受多种因素相互作用与影响的复杂系统.这个系统包含相互联系的不同组成部分,如自重,构造运动作用,地形、地势等地貌情况,断层、裂隙等地质构造,地质力学参数等.地应力作为引起变形和破坏的基本作用力,不仅是引起岩体变形和破坏的力源之一,也是影响岩体力学行为的主要控制因素,是进行岩体工程问题分析、设计计算和稳定性预测评价的初始条件之一,因而在高地应力地区进行初始地应力场的特征分析是非常必要的.尽管可以通过现场实测地应力来直接准确地为地应力场提供数据,但由于现场实测地应力的测试费用昂贵、测试所需时间长和现场试验条件艰苦等原因,不可能进行大量的测量,因而利用有限的数据和科学的方法对研究区进行地应力场的反演分析十分重要,为实际工程活动提供可靠依据.

本文根据盆地区域地层分布特征,以及地质构造特征,分析盆地形成时代,研究盆地构造演化历史,总结认为雷鸣盆地的形成受构造、古地理作用控制,发育不同时期的沉积建造,变质建造和构造相,具有多旋回的地质演化发展特征。

从目前地质测量的具体应用来看,地质测量是对地质构造特征深入了解的重要手段,是提高地质研究的主要方式。对于安徽巢湖凤凰山来讲,由于其所处位置特殊,地质结构相对复杂,利用现有的地址测量手段积极对该地层进行全面测量分析是十分必要的。通过对安徽巢湖凤凰山地址构造特征进行分析,能够达到正确了解凤凰山地质结构,弄清凤凰山地质构造特点,更全面的了解凤凰山的地质发展历史,对了解安徽巢湖地区的地质结构和矿产资源分布情况具有重要的现实意义。为此,我们应对安徽巢湖凤凰山的地质构造特征进行深入分析。

基于对南水北调西线一期工程场区现场水压致裂地应力测试工作,得出如下初步结论:(1)各线路孔中最大水平主应力值最高约为25mpa,最大水平主应力方向均为nne或nee;(2)各坝址孔中最大水平主应力值最高约为17mpa,最大水平主应力方向受局部地形地势影响变化较大,但大多数孔方向仍为nne或nee;(3)在试验深度范围内,线路孔侧压系数随着钻孔深度的增加逐渐减小;当测试深度在200m以下时,侧压系数值基本维持在2左右;(4)各测孔侧压系数均大于1,表明工程场区地应力以构造应力为主导;(5)在测试深度范围内,各测孔的最大、最小水平主应力随岩层深度的增加均有增大趋势;(6)回归分析结果表明线路孔的最大水平主应力值随深度呈现良好的线性关系;(7)由于隧洞洞室埋深较深,且穿越高应力区,存在中等强度岩爆或流变的可能性。

大巴山及其前缘区位于川东北,在区域构造上位于扬子地台北缘,其北、西及东南方向分别与秦岭造山带、龙门山逆冲带及华南褶皱系毗邻,而扬子含油气地块的形成和发展均受到这些构造的影响。本文在分析大巴山及其前缘区与扬子地台、川东北盆地之间的山盆耦合关系的基础上,根据大巴山及其前缘区1:20万重力及航磁异常图,对该区的地质构造提出了新的认识。认为城口断裂并非本区深大断裂,而是切割不深、产状平缓,但推覆距离较大的逆掩大断层;城口弧形断裂前缘的局部重力低可能是推覆作用下老地层掩盖了密度相对较低且厚度较大的新地层所致。文中还采用二代小波多尺度分解对本区的重力异常进行了位场分离,并反演出前寒武褶皱基底面,chk-shp-wf一带是前寒武基底凹陷的中心区。

内蒙古新建甘泉铁路龙山隧道以曲线形式穿越乌兰呼洞背斜和向斜,地质构造复杂,节理裂隙发育,地层岩性多变,风化差异较大。勘察过程中采用卫星图片、地质调绘、综合物探和钻探等多种勘探手段,相互补充,基本查明了隧道工程地质特征,分析了风险因素,为设计提供了地质参数与工程措施建议。施工过程中应避免盲目大意,重视地质条件的复杂多变,加强地质素描和超前地质钻探等预报工作,及时掌握地质条件的变化情况,合理调整围岩级别与施工措施,确保隧道安全施工。

在野外地质调查的基础上，运用自然历史分析法和统计学对隧址区的地质构造和岩溶发育特征进行了研究。研究表明地质构造对隧址区岩溶发育的影响主要表现为：①推覆构造演化过程中，地层经历的抬升和稳定使得区内岩溶发育呈现多期性，垂直、水平溶蚀形态交替分布；②区内地质构造通过控制岩溶水的循环通道，从而控制区内岩溶发育的方向和规模；③区内大型岩溶形态发育的向深性和方向性受断层控制，同时发育规模也由节理裂隙密度决定；④褶皱核部及转折部位多形成张拉裂隙，岩溶发育强烈，翼部径流作用有利于岩溶发育。

为了解大伙房水库输水隧洞地应力场分布对洞室围岩稳定性的影响,采用地质力学方法研究了该区构造形迹特征,阐明了地应力场演化特征,首次将应力场演化划分为4个期次,并结合实测地应力数据建立了工程区地应力场分布模型。结果表明该区是以水平残余构造应力为主的中应力区,最大水平主应力方向为近ew,与洞轴线夹角为39°~46°,对围岩稳定性影响较大。

通过对大量实测地应力资料的深入分析和对云南丽江地区、川西北氓江上游地区的现场地质调查，结合系统的数值模拟分析，进行了断裂构造对地应力场的影响及其工程意义的研究：（１）系统研究了地应力的形成因素和影响因素，阐明了断裂在地应力场形成中的作用；（２）分别研究了活动断裂和非活动断裂对地应力场的影响：（３）研究了云南丽江地区和川西北岷江上游地区的断裂构造格架、主要断裂的现今活动性及其对应力场的影响；（４）应用离散元法研究了断裂引起附近应力场变化的规律及其机理：（５）通过实例研究阐明了断裂构造对地应力场影响的工程意义．通过上述研究，本文取得了如下进展和新认识：（ⅰ）重力作用和地质构造运动是形成地应力的两个最基本的因素，地质构造、地形、岩性等则是影响地应力的重要因素，而断裂构造是造成地壳岩体中应力发生复杂变化的主要因素之一．（２）不论是单一活动断裂还是复合活动断裂，均对岩体中的应力场有明显的影响。活动断裂附近的主应力方位和量值均不同程度地发生变化，而这种变化主要限于断裂附近一定距离内。同一条断裂不同段具有不同的应力状态，活动断裂附近的应力是随时间而变化的，特别是在地震活动区。复合活动断裂能造成在断裂复合部位的局部应力集?

采用小孔径水压致裂地应力测量装置在伊泰矿区3个煤矿完成了10个测点的原岩应力测量。实测数据表明:矿区应力场属于低地应力值区域,构造应力占绝对优势,最大水平主应力方向以北东方向为主;由于受埋藏深度、地质构造和地形地貌影响,各矿地应力值差别较大,最大水平主应力方向亦有所偏差。基于实测数据,得出最大与最小水平主应力,最大水平主应力和垂直应力的差值普遍较大,导致岩体内剪应力较大;分析了地应力随埋藏深度的变化规律,并得出水平主应力与埋深之间的关系。

在阐述皮里青矿区地质构造特征的基础上,重点分析皮里青矿区煤层受构造的影响产生结构和厚度变化,总结得出侏罗系中统西山窑组中段主要含煤层段的地层特征,查明了矿区可采煤层的层数和厚度等.在总结该矿区构造特征和变化规律后,可以预测该矿区煤层厚度和结构变化的规律,有效地组织生产,提高采掘效率.

在系统分析宿县、临涣矿区地质构造特征的基础上,根据不同区域的构造复杂性和差异性,将宿临矿区划分了三个构造区:构造强烈区、构造叠加区和构造中常区,详细阐述了各构造区内煤层瓦斯赋存及煤与瓦斯突出特征,揭示了地质构造对瓦斯灾害具有重要的控制作用,研究成果对煤矿瓦斯灾害防治有积极的指导意义。

引细入兰输水工程主洞线穿越的岩性是太古界混合岩、混合花岗岩、下元古界辽河群浪子山组二云片岩、变粒岩及白云石大理岩,岩性较简单,但构造较复杂。穿越洞线断层总计有14条。这些较大的断层对洞线均有不同程度的切割和破坏作用。对隧洞施工影响较大的是f4和f18两条断层。发育六组节理,对工程将产生不利影响。

湖南临湘地区位于下扬子台褶带。由于历次构造运动的影响,使这些不同时期形成的地质建造遭受了进一步改造,进而形成复杂的构造形迹,境内褶皱、断层、裂隙发育,形成了以猛、铁、铜等为主的多金属成矿带,且区域构造交汇部位具有明显控矿作用,构造交汇越频繁、复杂,矿床的集中度越高。

老江底水电站坝区位于黄泥河中下游，坝区地质构造复杂，具有复杂多样的构造形迹。经勘察论证，其构造的性质特征已基本查明。文章主要根据地质测绘对坝区复杂的地质构造作概要的分析，并评价其对坝址区工程地质条件的影响。

依据实地测量的褶皱、断裂等地质构造资料,深入的阐述了大伙房输水工程ⅰ洞线所在区的地质构造特征——多期次、复杂、多样的构造格局,规模较大的褶皱构造为发育在辽河群大石桥组(pt1d)和盖县组(pt1gx)的三道河子复式向斜和燕山期木奇—榆树—铧尖子向斜,85km长度内较大的断层有26条,为辽河期和燕山期断裂,本文试用“板块”与“微板块”理论解释位于华北地台东北边缘的大伙房输水工程ⅰ洞线区的构造演化历史进程,以期为今后工程的实施提供参考。

基于小湾水电站坝址区工程地质地形条件,研究分析了影响工程考察域初始地应力场的基本因素及其空间分布,建立了坝址区三维有限元计算模型和初始地应力场参数空间分布模型;利用大型通用有限元软件msc.marc和地应力实测资料,借助最小二乘法原理,以回归精度为目标函数,优化了构造挤压荷载的模拟和作用组合,实现了初始应力场空间分布模型的参数估计。计算结果表明,改进后的方法较传统方法回归精度有了较大提高,能较为合理地模拟小湾坝址区三维初始地应力场。

岩体初始应力场是影响岩体变形与稳定的主要力源,也是岩土工程设计和施工中考虑的主要因素之一,尤其在高地应力地区显得尤为重要。根据官地水电站厂区的地质条件及地应力实测资料,运用有限元数值分析方法,对坝址区初始应力场进行回归反演分析,计算结果表明:厂区存在较大的水平向地质构造作用,岩体的地应力由自重和构造应力叠加而成;通过多方案分析论证,实测点的计算应力值与实测值在量值上和方向上均较为接近,表明反演得到的坝址区三维地应力场是合理的,符合近坝区地质构造历史背景,其成果可供工程采用。