鄂尔多斯高原台地边缘地带地应力随钻测量与分布特征

摘要

传统水压致裂法和新的热胀致裂法等测量地应力均属于先成孔后测量，容易发生钻孔后变形、自然开裂和应力释放，很难从根本上保证裂纹是试验时发生还是钻孔后已自然发生，难以保证测量结果的准确性.为了克服常规水压致裂法地应力测量过程中钻孔完整性和致裂过程真实性难以确定的问题，采用地应力光声随钻测试系统对鄂尔多斯高原西南边缘地带典型区域地应力进行了水压致裂法测试，揭示了高原台地边缘地区的应力特点，获得了地应力随深度的变化规律，并与华北平原典型区域地应力测试统计结果进行了比较.研究表明，鄂尔多斯高原西南边缘台地地带的地应力处于中国大陆浅层地壳地应力统计结果的低段区间，高原边缘地带的地应力随深度呈线性增长，最小水平主应力随深度的增长速度高于最大水平主应力的增长速度；最大最小水平主应力低于华北平原区；受区域构造及高原台地地形等影响，鄂尔多斯台地边缘的地应力方向相较于华北平原区，向东发生了偏转；最大最小水平主应力与垂直应力之比所反映的侧压系数低于华北平原区，但两个水平最大最小主应力的差异性高于华北平原区.这说明，尽管高原边缘地带地应力总体水平低于华北平原区，但较大的水平应力差异性容易使地下空间发生剪切破坏，将不利于地下工程的稳定性.由此可见，在台地边缘区域进行地下工程设计和建设时，应重点关注井巷工程的方向布置和低水平应力高应力差值带来的负面影响.

关键词

深部开采 / 高原台地边缘 / 原岩应力 / 应力分布特征 / 深部灾害控制

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51574015,51174013); 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0808004–01)