• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
逆断层控制带含煤地层地应力分布规律研究
  • 65
  • 作者

    王晓东罗永江石佳林梁运培胡千庭

  • 单位

    重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室重庆大学资源与安全学院

  • 摘要
    为深化对逆断层控制下含煤地层的地应力分布特征的认识,运用自主研发的大型真三轴仪器“矿山地质构造模拟实验系统”,基于相似原理,开展考虑深度、断层倾角、落差等影响因素的物理模拟实验。结合数值模拟,分析不同条件下扰动区宽度和地应力分布规律。研究结果表明:①断层上盘的应力扰动宽度大于下盘,且二者都随深度的增加而减小。倾角45°断层的扰动宽度比60°断层小,在500m、1000m、1500m深度处,前者分别为35.72cm、27.33cm、10.71cm,后者分别为47.03cm、32.15cm、17.85cm。②临近断层处最大水平应力(σH)有明显的应力集中现象。当断层倾角大于45°时,倾角越大,应力集中程度越大。45°断层下盘临近断层处的4#测点在500m、1000m、1500m深度的应力集中系数分别为为0.95、0.94、1.15,与区域应力场接近。而60°断层的4#测点在500m、1000m、1500m深度的应力集中系数分别为1.11、1.44、1.42。③在远离断层处的未受扰动区,σH偏转角度较小,几乎都小于15°。在扰动区,σH偏转角度受倾角控制,σH偏转角度最大达到约90°。倾角45°断层中,σH偏转角度最大的区域在下盘临近断层处;在倾角60°断层,这一区域则出现在距离断层有一定距离的上盘中。④当落差大于煤层厚度时,扰动宽度(尤其上盘扰动区宽度)明显变大。应力集中区域出现在弹性模量更大的地层中,煤层中各测点σH离散性很大。
  • 关键词

    逆断层含煤地层应力集中应力转向物理模拟

  • 文章目录
    1 实验
    1.1 实验装置
    1.2 实验方案
    1.2.1相似比确定
    1.2.2试件制作
    1.2.3实验方案
    1.3实验步骤
    2 实验结果及分析
    2.1 物理模拟实验效果验证
    2.2 深度对逆断层扰动区应力分布的影响
    2.2.1深度对扰动区水平最大主应力值的影响
    2.2.2深度对扰动区水平最大主应力方向的影响
    2.3 断层倾角对扰动区应力分布的影响
    2.3.1断层倾角对扰动区水平最大主应力值的影响
    2.3.2倾角对扰动区水平最大主应力方向的影响
    2.4断层落差对扰动区应力分布的影响
    2.4.1断层落差对扰动区最大主应力大小的影响
    2.4.2落差对扰动区水平最大主应力方向的影响
    3 数值模拟与分析
    3.1 数值模拟建模与结果验证
    3.2 应力扰动范围
    3.3 应力集中系数特征
    4 结论
相关问题

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