中核甘肃核技术产业园预选厂址区地应力测量研究

陈利忠; 洪波; 张全锋; 曾联波; 邱君; 李冉; 代进雄

中核甘肃核技术产业园预选厂址区地应力测量研究

陈利忠^{1, 2, 3,},
洪波^4, ,,
张全锋⁴,
曾联波¹,
邱君^{2, 3},
李冉^{2, 3},
代进雄¹

1.
中国石油大学(北京)地球科学学院, 北京 102249
2.
国土资源部新构造运动与地质灾害重点实验室, 北京 100081
3.
中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081
4.
天津市华北地质勘查局核工业247大队, 天津 301800

基金项目:

国家科技重大专项项目 2016ZX05034003-002

中国地质科学院地质力学研究所基本科研业务费 DZLXJK201706

详细信息

作者简介:
陈利忠(1992-), 男, 硕士研究生, 主要从事地应力测量技术及应用研究。E-mail:13261983298@163.com

通讯作者:
洪波(1973-), 男, 高级工程师、注册土木工程师(岩土), 主要从事岩土工程勘察研究。E-mail:593604110@qq.com

中图分类号: P315.727
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出版历程
- 收稿日期: 2017-01-10
- 刊出日期: 2017-06-01

A STUDY ON IN-SITU STRESS MEASUREMENT IN A CANDIDATE SITE FOR CNNC NUCLEAR TECHNOLOGY INDUSTRIAL PARK IN GANSU PROVINCE

CHEN Li-zhong^{1, 2, 3
,},
HONG Bo^{4
, ,},
ZHANG Quan-feng⁴,
ZENG Lian-bo¹,
QIU Jun^{2, 3},
LI Ran^{2, 3},
DAI Jin-xiong¹

1.
College of Geosciences, China University of Petroleum-Beijing, Beijing, 102249
2.
Key Laboratory of Neotectonic Movement & Geohazard, Ministry of Land and Resources, Beijing, 100081
3.
Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing, 100081
4.
No. 247 brigade, Tianjin North China Geological Exploration Bureau, Tianjin, 301800

摘要

摘要: 为更科学地指导中核甘肃核技术产业园的选址工作，需对预选厂址工程区范围内岩体的地应力状态及分布规律进行分析研究。在预选厂址工程区内对2个450m深的钻孔开展水压致裂原地应力测试，并采用了4种方法进行关闭压力处理来保证主应力值的可靠性和准确性。压裂测试结果表明，工程区内最大水平主应力值6.66~25.91 MPa，最小水平主应力值3.94~15.76 MPa，水平主应力和垂直应力关系为S_H > S_h > S_v，揭示工程区内水平应力作用占主导，利于逆断层活动。印模测试结果显示最大水平主应力优势方位为NE方向，与区域构造应力场方向基本吻合。基于实测数据计算K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m和τ_m这5种应力状态特征参数，并利用库伦摩擦滑动准则分析预选厂址区断层活动性，进而综合评价预选厂址区的应力场特征及其对岩体工程稳定性的影响。
- 核技术产业园 /
- 水压致裂法 /
- 地应力测量 /
- 应力状态 /
- 工程稳定性
Abstract: In order to more scientifically guide the site selection of CNNC nuclear technology industrial park, it is necessary to analyze the in situ stress state and the distribution law of the rock mass within the scope of the project area of the preselected site. Therefore, in-situ stress measurement was carried out by hydraulic fracturing in two 450 mdrilling in the project area, and 4 methods were used in the data processing stage to determine the instantaneous shut-in pressure to make sure the principal stress value reliable and accurate. The hydro-fracturing test results indicate that the maximum horizontal principal stress value is 6.66~25.91 MPa and the minimum is 3.94~15.76 MPa. The stress regime is S_H > S_h > S_v, showing that the stress filed is dominated by the tectonic horizontal stress, and this kind of stress state is beneficial to reverse fault activities. The fracture impression test results show that the orientation of the principal horizontal stress in the project area is dominantly in the NE direction, which is in general agreement with that of regional tectonic stress field. Based on the measured data, the stress state parameters K_av, K_Hv, K_Hh, μ_m and τ_m were calculated, and the fault activity of the preselected site was analyzed using Coulomb friction sliding criterion, so as to synthetically evaluate the impact of the stress field characteristicsof the preselected site on the stability of rock mass engineering.
- nuclear technology industrial park /
- hydraulic fracturing technique /
- in-situ stress measurement /
- stress state /
- engineering stability

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0. 引言

核技术产业园工程的地下岩体结构的设计、建造及运营, 首要考虑的因素就是工程稳定性。地下工程在可行性研究阶段, 必须对拟选场地进行稳定性分析, 以确保工程在施工过程中和竣工后的长期使用过程中安全可靠^[1]。作为稳定性判定的关键参数, 岩体初始应力即原地应力是地下工程建设过程中不可或缺的重要研究方面。原地应力的测量研究是进行地下工程稳定性评价、地下工程设计和施工的基础, 其不仅关系区域的稳定性及局部岩体的稳定性, 而且会对各类工程的设计和施工造成直接的影响。越来越多的证据表明, 在岩体高地应力区, 地下工程进行的岩体开挖工作往往会引起一系列与应力释放相关联的变形和破坏现象, 其结果不但会恶化工程岩体的工程地质条件, 而且作用的本身有时会对建筑物造成直接的危害^[2]。地下工程应尽量避开应力卸荷区和应力集中区, 选择正常的原始应力区^[3]。所以深入的了解岩体的初始应力和工程围岩力学特征对保证地下空间建设与运行安全有着至关重要的意义。因此, 在预选厂址区评价过程中, 对预选厂址工程区深部岩体进行地应力实地测量及判定地应力状态的工作是非常必要的, 也是一项极其重要的研究内容。

水压致裂法作为较可靠的能获取深层岩体应力状态的有效方法, 在矿山、交通、水利工程以及基础地质研究中被广泛应用与发展。该方法是2003年国际岩石力学学会实验方法委员会颁布的确定岩石应力建议方法中所推荐的方法之一, 是目前国际上能较好直接进行深孔应力测量的先进方法^[4~6]。

原地应力测量数据除了表征地壳应力状态之外, 还可对研究区范围内的断层稳定性情况进行评价^[7~11]。本文所研究工程区为中核甘肃核技术产业园备选厂址工程区之一。基于预选厂址区域位置靠近阿尔金断裂带东延部分, 主要断层F1东段横穿工程区, 且邻近区域存在地震历史, 以及该工程的特殊用途及重大属性, 为更好的对工程稳定性进行评价, 故对区内断层也进行了稳定性分析。

本次研究采用水压致裂法测试技术测得两个孔的数据, 基于前人所得的关于地应力场对地下工程稳定性影响研究成果^[12~17], 详细研究该区地应力状态对预选厂址区的工程稳定性的影响。整个研究所得结果可对该重大工程的建设提供科学依据, 也可为中国西北地区应力场和区域断层活动性研究提供相关参考资料。

1. 预选场区地质概况

预选厂址工程区地理位置在甘肃省西北部, 其位于祁连山和马鬃山之间, 靠近马鬃山山前戈壁平原。工程区大地构造位置靠近塔里木地台东端, 如图 1, 是位于柴达木-祁连及哈萨克斯坦古板块之间的楔形地块, 南北分别为阿尔金断裂和柳园-大奇山深断裂带构成^[18]。靠近工程区的断裂带为赤金堡-金塔断裂带, 为阿尔金断裂带东延部分^[19]。工程区内构造变形以断裂和裂隙为主, 由于受多期构造运动影响, 断裂构造较发育, 基本可划分为3个构造体系, 即北东向、东西向和北北西向构造体系, 其中东西向构造体系尤为发育。

图 1 工程区所在区域大地构造图

Figure 1. Regional geotectonic map of the project site

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工程区内区域新构造运动导致阿尔金断裂带和祁连山山前断裂带所围限的地区为现代地壳隆起区。北山为现代缓慢稳定的上升区, 河西走廊为强烈的拗陷区, 但在走廊中又有相对的隆起区, 如低窝铺-宽滩山相对隆起区、文殊山隆起区等, 新构造时期以来以缓慢上升为特征, 特别是晚更新世以来至现代仍为缓慢而稳定的微弱上升区。

工程区附近5 km范围及边界涉及3条断层, 分别为F1断层、F2断层和F3断层, 其中F1断层东段横穿本工程区, 该断层展布情况见图 2。根据现场调查和研究, F1断层东段可能有过早第四纪活动, 活动段长度6 km。

图 2 F1断层平面展布图

Figure 2. Plane distribution diagram of F1 fault

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2. 预选场区水压致裂地应力测量

开展水压致裂法原地应力测试的两个钻孔均位于工程区内, 编号ZK1和ZK2的两个钻孔间直线距离约380.00 m。通过现场观察岩芯发现, ZK1和ZK2钻孔所揭露地层岩性主要为石英岩和石英片岩, 局部夹大理岩薄层, 岩石中节理和裂隙较发育, 且发育较多高角度节理。本次测试, 从测试过程到数据计算严格按照国际岩石力学学会推荐方法所述要求进行。

2.1 ZK1、ZK2钻孔地应力测试

2.1.1 钻孔与测量概况

ZK1钻孔深451.00 m, 150.00m以上岩层较为破碎; ZK2钻孔深450.50 m, 250.00 m以上岩层较为破碎。ZK1钻孔地应力测试主要在156.70 m~431.50 m范围内展开, 共计完成13段有效压裂测试, 选取压裂曲线形态较好的6个深度段进行印模测试。ZK2钻孔地应力测试主要在250.70 m~411.50 m范围内展开, 共计完成10段有效压裂测试, 选取曲线较好的4个深度段进行印模测试。2个钻孔获得的有效压裂曲线均比较标准, 都具有比较明显的破裂压力, 且裂缝重张、闭合所对应的压力点清晰明确, 可用以确定各压力参数值和水平主应力值。各印模段印模效果较好, 可见清晰印痕, 表明压裂隙形态较好。限于篇幅, 仅给出ZK1钻孔印模测试效果最好的376.90m测段的压裂曲线、印模效果及印模处理结果图, 如图 3所示。

图 3 ZK1钻孔376.90 m测段结果图

a-压力时间曲线 b-水压裂隙印痕 c-印模处理结果图

Figure 3. The results of the 376.90 m test-interval in ZK1 borehole

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2.1.2 数据处理方法及应力结果

由实测所得的压力-时间记录曲线中可直接得到岩石的破裂压力P_b, 瞬时关闭压力P_s以及裂缝的重新张开压力P_r。再根据水压致裂法原理^[6]求解公式(1)、(2)、(3) 就可以计算出最大水平主应力S_H和最小水平主应力S_h以及垂直主应力S_v。

${{S}_{\text{h}}}={{P}_{\text{s}}}$

(1)

${{S}_{\text{H}}}=3{{P}_{\text{s}}}-{{P}_{\text{r}}}-{{P}_{\text{o}}}$

(2)

${{S}_{\text{v}}}=\rho gh$

(3)

式中, P_o为孔隙压力, ρ为岩石密度, g为重力加速度, h为上覆岩石埋深。公式(2) 在计算最大水平主应力时, 由于P_s的取值误差可导致S_H的3倍计算误差, 因而关闭压力P_s的准确取值便显得尤为关键。目前, 比较常用和通行的P_s取值方法有单切线法、dt/dp法、dp/dt法、Mauskat方法等^[20~23], 现阶段较多的研究均采用多方法判读关闭压力参数取均值办法^{[24, 25]}。公式(3) 中垂向应力计算, 根据室内岩石力学实验测试, 岩石密度取2.70 g/cm³。

本研究按照国际岩石力学测试技术专业委员会于2003年发布的新的技术标准, 结合丰成君等^[26]对之前所述四种判读方法对于不同形态水压致裂测试曲线的适用性研究结果, 对关闭压力P_s的判读采用单切线法、dt/dp法、dp/dt法、Muskat法四种方法, 取四种方法的平均值参与应力量值计算, 来充分保证测试结果的可靠性和准确性。随机选取ZK2钻孔250.70 m测段为例, 给出了四种方法的判读结果曲线, 如图 4a、4b、4c、4d所示。

图 4 基于4种方法的关闭压力判定

a-单切线法; b-dt/dβ法; c-dβ/dt法; d-Muskat法

Figure 4. Determinations of shut-in pressure using 4 methods

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在对工程区内所有23段压裂测试参数利用上述方法进行分析处理(见表 1), 根据10段印模定向测试结果参数及基线方位计算出该裂缝段的裂缝方位, 即最大水平主应力方向。所得的主应力值计算结果和破裂方向计算结果见表 1。

表 1 工程区水压致裂原地应力测试结果

Table 1. Geostress measurement results of the project site using hydraulic fracturing method

钻孔	深度(m)	压裂参数(MPa)				应力值(MPa)				方位(°)
钻孔	深度(m)	P_b	P_r	P_s	P_H	P_o	S_H	S_h	S_v	方位(°)
ZK1	156.70	9.48	4.39	3.85	1.59	0.77	6.66	3.94	4.23	N12°E
	161.00	10.22	5.50	5.97	1.62	0.81	11.00	5.97	4.35
	175.80	14.97	11.83	11.93	1.81	0.96	22.82	11.93	4.75
	195.80	13.60	8.71	7.38	2.00	1.16	12.06	7.38	5.29	N22°E
	225.60	21.87	17.09	10.73	2.28	1.46	13.10	10.73	6.09
	227.00	22.22	16.59	11.40	2.29	1.47	15.27	11.40	6.13
	229.00	17.72	12.46	10.51	2.30	1.49	17.16	10.51	6.18
	233.40	15.92	9.74	9.75	2.38	1.53	17.68	9.75	6.30	N19°E
	252.50	13.69	10.48	8.26	2.56	1.73	12.99	8.26	6.82
	308.50	17.37	14.93	12.30	3.13	2.29	19.68	12.30	8.33
	358.00	16.77	14.06	12.03	3.60	2.78	19.37	12.03	9.67	N38°E
	376.90	21.81	15.74	14.76	3.79	2.97	25.57	14.76	10.18	N53°E
	431.50	24.99	17.85	15.76	4.33	3.52	25.91	15.76	11.65	N40°E
ZK2	250.70	16.63	13.03	10.64	2.54	1.51	17.41	10.64	6.77
	252.90	15.74	8.41	9.18	2.54	1.53	17.36	9.18	6.83	N56°E
	267.40	10.51	8.71	7.69	2.73	1.67	13.29	7.69	7.22
	270.40	21.19	13.93	10.54	2.73	1.70	15.99	10.54	7.30	N22°E
	333.20	34.45	22.05	15.33	3.39	2.33	21.61	15.33	9.00
	351.50	32.72	17.22	13.09	3.57	2.52	19.53	13.09	9.49
	368.50	18.61	13.65	12.61	3.76	2.69	21.49	12.61	9.95
	376.50	30.21	15.15	13.61	3.79	2.77	22.91	13.61	10.17	N52°E
	397.50	23.28	12.26	12.63	4.05	2.98	22.44	12.63	10.73
	411.50	21.05	13.22	12.94	4.14	3.12	22.48	12.94	11.11	N44°E
注:P_b—岩石原地破裂压力; P_r—破裂面重张压力; P_s—破裂面关闭压力; P_H—静水柱压力; P_o—孔隙压力; S_H—最大水平主应力; S_h—最小水平主应力; S_v—根据上覆岩石埋深计算的垂向主应力(岩石密度取2.70 g/cm³)。 Note: P_b-Fracture pressure; P_r-Reopening pressure; P_s-Shut-in pressure; P_H-Hydrostatic column pressure; P_o-Pore pressure; S_H-Maximum horizontal principal stress; S_h-Minimum horizontal principal stress; S_v-Vertical principal stress estimated according to the depth of the overlying rock(the mean rock density is 2.70 g/cm³)

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3. 工程区应力状态分析

3.1 应力参数随深度变化规律

基于表 1数据, 对两个钻孔的水平主应力值进行单独对比分析, 而后进行综合分析。根据表 1中数据, ZK1钻孔在原地应力测量深度范围内, 最大水平主应力值为6.66 MPa~25.91 MPa, 最小水平主应力值为3.94 MPa~15.76 MPa, 经线性回归计算出该钻孔测量深度范围内最大、最小水平主应力值随深度的变化关系式; ZK2钻孔在测量深度范围内, 最大水平主应力值为13.29 MPa~22.91 MPa, 最小水平主应力值为7.69 MPa~15.33 MPa, 经线性回归计算该钻孔最大、最小水平主应力值随深度变化关系式。综合二者关系式, 作出2个钻孔水平应力值随深度的变化图(见图 5a)。表明, ZK1和ZK2钻孔中最大与最小水平主应力值均随地层深度的增加而增加, 且2个钻孔的主应力随深度增加的梯度系数比较一致, 因此初步可判断本次水压致裂测量数据结果的可靠性与准确性, 该数据基本可反映工程区内的应力特征。

图 5 工程区岩体水平主应力值随深度变化规律

a-ZK1和ZK2钻孔水平应力值随深度的变化; b-工程区的主应力随深度分布特征

Figure 5. Variation of horizontal principal stress values as the depth in the rock mass of the project site

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在对比分析之后, 我们就综合工程区两个孔的数据进行总体讨论, 对表 1所有数据进行线性拟合计算出主应力值随深度的变化梯度式, 具体结果见公式(4)和(5), 并同时作出工程区的主应力随深度分布特征图(见图 5b)。

${{S}_{\text{H}}}=0.0468H+4.542, \text{ }r=0.7942$

(4)

${{S}_{\text{h}}}=0.0282H+2.894, \text{ }r=0.8006$

(5)

由式(4)和(5) 可得最大、最小主应力的线性拟合系数分别为0.7942和0.8006, 说明主应力值随深度变化趋势的离散度并不大, 这又从另一个方面基本确定了此次水压致裂测试数据的可靠性与准确性。

此外, 工程区内三个主应力间的关系总体表现为S_H>S_h>S_v, 反映区内以水平主应力作用为主导和现今压性应力场特征, 地应力结构有利于逆断层发育和活动。若进行地下硐室设计, 基于水平应力的主导性, 为使受力均匀, 断面几何形状最好是跨度大于高度。

赵星光等^[24]也对甘肃北山新场岩体地应力场规律进行过研究。考虑到甘肃北山新场地区和本次研究工程区在构造背景上具有相似性, 为了更好的讨论工程区现今的地应力状态, 故将本工程区分析结果同北山新场地区地应力状态研究结果进行对比分析。在对北山新场地区数据进行重新处理, 只选取压裂测试深度在500 m以内的数据, 并对这些数据采用线性拟合的方式计算其主应力随深度的变化梯度式, 具体结果见表 2。再结合杨树新等^[27]关于中国大陆实测应力随深度回归方程和西域地块实测应力随深度回归方程, 方程式见表 2, 与本研究结果进行比较。

表 2 不同地区S_H、S_h随深度变化规律情况

Table 2. Variation of S_H、S_h as the depth in different regions

地区	S_H	S_h	统计方法
本工程区	0.0468H+4.542	0.0282H+2.894
北山新场区	0.0259H+3.097	0.0177H+2.099	赵星光等^[24], 修改
中国大陆	0.0229H+4.738	0.0171H+1.829	杨树新等^[27]
西域地块	0.0203H+6.931	0.0103H+5.217	杨树新等^[27]

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对比结果表明, 工程区整体应力水平高于中国大陆及西域地块整体应力水平和北山新场区应力水平。初步判断分析, 主要原因可能是本研究区地应力状态更多地受局部区域的构造因素控制, 导致工程区应力相对偏高, 该分析结果需要在选址及确定之后的硐室设计和开挖上予以充分重视。

可对应力状态特征进行表述的参数, 除上述地应力值随深度变化梯度外, 还有侧压力系数K_av和K_Hv, 最大最小水平主应力比K_Hh, 剪应力相对大小μ_m, 水平面内最大剪应力τ_m等^{[28, 29]}, 其中μ_m计算参考王成虎等^[30], 即考虑孔隙压力情况。计算式如下:

${{K}_{\text{av}}}=({{S}_{\text{H}}}+{{S}_{\text{h}}})/2{{S}_{\text{v}}}$

(6)

${{K}_{\text{HV}}}={{S}_{\text{H}}}/{{S}_{\text{v}}}$

(7)

${{K}_{\text{Hh}}}={{S}_{\text{H}}}/{{S}_{\text{h}}}$

(8)

${{\mu }_{\text{m}}}=({{S}_{\text{H}}}-{{S}_{\text{h}}})/({{S}_{\text{H}}}+{{S}_{\text{h}}}-2{{P}_{\text{o}}})$

(9)

根据实测数据, 计算结果详见表 3, 并作K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m随深度变化分布特征图(见图 6)。K_av值主要集中区间为1.60~2.20, 且接近地表值较分散, 随深度增加向1.75趋于稳定; K_Hv值主要集中区间为1.80~2.80, 且接近地表值较分散, 随深度增加向2.13趋于稳定; K_Hh值主要集中区间为1.40~2.00, 基本属于较大比值范围; μ_m值主要集中区间为0.40~0.55, 说明该区域的剪应力和应力积累程度处于中等水平; τ_m值在局部位置稍偏大。侧压力系数K_av、K_Hv在170.0 m~250.0 m深度范围内数值较其它深度位置相对较大, 所以若在此目标深度兴建地下硐室, 需侧重考虑其稳定性情况。

表 3 应力状态参数计算结果

Table 3. Calculation results of the stress state parameters

钻孔	深度(m)	应力状态参数
钻孔	深度(m)	K_av	K_Hv	K_Hh	μ_m	τ_m
ZK1	156.70	1.25	1.57	1.69	0.26	1.36
	161.00	1.95	2.53	1.84	0.48	2.52
	175.80	3.66	4.80	1.91	0.70	5.45
	195.80	1.84	2.28	1.63	0.45	2.34
	225.60	1.96	2.15	1.22	0.43	1.19
	227.00	2.18	2.49	1.34	0.50	1.94
	229.00	2.24	2.78	1.63	0.54	3.33
	233.40	2.18	2.81	1.81	0.54	3.97
	252.50	1.56	1.90	1.57	0.38	2.37
	308.50	1.92	2.36	1.60	0.48	3.69
	358.00	1.62	2.00	1.61	0.41	3.67
	376.90	1.98	2.51	1.73	0.52	5.41
	431.50	1.79	2.22	1.64	0.47	5.08
ZK2	250.70	2.07	2.57	1.64	0.50	3.39
	252.90	1.94	2.54	1.89	0.50	4.09
	267.40	1.45	1.84	1.73	0.35	2.80
	270.40	1.82	2.19	1.52	0.44	2.73
	333.20	2.05	2.40	1.41	0.49	3.14
	351.50	1.72	2.06	1.49	0.42	3.22
	368.50	1.71	2.16	1.70	0.44	4.44
	376.50	1.80	2.25	1.68	0.46	4.65
	397.50	1.63	2.09	1.78	0.43	4.91
	411.50	1.59	2.02	1.74	0.42	4.77
注:K_av、K_Hv—侧压系数; K_Hh—水平最大最小主应力值比; μ_m—剪应力相对大小; τ_m—水平面内最大剪应力 Note: K_av、KHv-Side pressure coefficient; KHh-Ratio of maximum to minimal horizontal principal stress; μ_m-Relative magnitude of the shear stress; τ_m-Maximum shear stress

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图 6 工程区K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m值随深度分布特征图

Figure 6. Distribution pattern of K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m as the depth in the project site

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3.2 最大水平主应力方向

通过印模定向测试, 工程区2个钻孔共获得10段有效数据, 具体结果见表 1。ZK1钻孔最大水平主应力方向总体分布范围N12°E~N53°E, ZK2钻孔最大水平主应力方向总体分布范围N22°E~N56°E。根据表 1, 作工程区最大水平主应力方向随深度的分布特征图(见图 7)。由图可知, 工程区最大水平主应力方向全部位于北东区域, 基本为NNE向和NE向, 随深度关系大致可表述为275.00 m深度以上最大水平主应力方向为NNE向, 以下为NE向, 且总体60%的方位位于NE向。

图 7 工程区最大水平主应力方向随深度的分布特征图

Figure 7. Distribution pattern of the maximum horizontal stress orientations as the depth in the project site

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多位学者曾对甘肃及其邻近地区的应力场进行过研究, 如:许忠淮等^[31]根据大地震的震源机制解研究分析应力场分布特征, 认为最大主压应力轴方向从西向东由NNE向转为NE向, 直至NEE向; Wan等^[32]基于震源机制数据反演相关区域应力场, 得该区最大主压应力轴优势方位为NE向和NNE向; 谢富仁等^[33]基于板块运动、震源机制解和地应力测量数据, 得中国大陆地壳应力环境基础数据库, 认为本工程区及周边区域现今构造应力方向优势方位为NE向(见图 8)。由此可以表明, 此次研究所得工程区岩体NE向最大主应力优势方位, 与该区域构造应力场主压应力方向基本一致, 而275.0 m深度以上可能受区内构造因素, 如断层等影响而出现局部应力场, 最大主应力方向略有偏差。在工程设计过程中, 如兴建大型硐室, 从地应力的角度来考虑, 硐室长轴方向应与最大水平主应力方向尽可能维持在在0~30°之内, 以保证硐室围岩的稳定性。即0~275.0 m深度范围内硐室优势方位为N19°E, 275.0 m~500.0 m深度范围内硐室优势方位为N45°E。

图 8 工程区周边区域现今构造应力场图^[33]

(注:红五角星为工程区所在位置)

Figure 8. Tectonic stress fields in the project site and surrounding areas

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3.3 断层稳定性

由于预选厂址区域位置靠近阿尔金断裂带东延部分, 并且工程区附近5 km范围及边界涉及3条断层, 其中的F1断层东段横穿本工程区(见图 2), 邻近区域又存在地震历史。故对工程区断层稳定性进行讨论。借鉴前人的许多应用经验^[34~36], 本研究根据库伦准则, 假如断裂面的剪应力τ大于等于滑动摩擦阻力μσ_n, 则断裂将沿某个方位产生失稳滑动。其中, μ为摩擦系数, σ_n为断裂面正应力。在Zoback等^[37]引入有效应力概念之后, 有效最大主应力与有效最小主应力之比表示为摩擦系数μ的一个函数表达式, 如式(10)。

$({{\sigma }_{1}}-{{P}_{\text{o}}})/({{\sigma }_{3}}-{{P}_{\text{o}}})\le {{({{({{\mu }^{2}}+1)}^{1/2}}+\mu)}^{2}}$

(10)

式中, σ₁和σ₃分别为断裂面上有效最大与最小主应力值, P_o为孔隙压力, μ为摩擦系数。

依据实测的地应力数据, 可以代入(10) 式对断裂稳定性进行判定, 假设(10) 式成立, 则断裂稳定, 不成立, 则断裂可能在合适的方位的面上失稳滑动。

对于不同的断层类型, 最大、最小主应力值σ₁和σ₃的代入会有一定的不同。已知工程区地应力结构为逆断层类型, 故式(10) 中σ₁即为最大水平主应力值, σ₃为垂直主应力值。工程区断裂稳定性分析式可表达为:

$({{\sigma }_{\text{H}}}-{{P}_{\text{o}}})/({{\sigma }_{V}}-{{P}_{o}})\le {{({{({{\mu }^{2}}+1)}^{1/2}}+\mu)}^{2}}$

(11)

Byerlee^[38]综合各种岩石的室内资料发现, 应力值小于200 MPa时, 大部分岩石的μ值在0.6~1.0之间, 有研究通过原地应力实测资料证实实验室所测得摩擦系数适用于地壳中^[39]。本次分析即考虑μ取0.6~1.0情况。利用式(11) 计算并判断工程区的断裂失稳情况, 具体结果见图 9。由图可知, 当摩擦系数为1.0时, 除ZK1钻孔175.80 m深度位置应力值外, 其余实测应力值均小于使断层滑动的最大临界应力值; 当摩擦系数为0.6时, 部分深度应力值将超过使断层滑动的最小临界应力值。经初步判断, 断层存在滑动失稳的可能性, 值得关注。

图 9 工程区断层稳定性分析结果

Figure 9. Analysis results of fault stability in the project site

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4. 结论

本文采用水压致裂原位地应力测试技术, 共获得有效压裂测试数据23段, 有效印模定向测试数据10段, 对所获数据进行处理分析, 揭示了工程区范围地壳浅表层现今地应力分布特征, 及其对工程稳定性的相关影响。初步得出以下认识和结论:

(1) 工程区最大、最小水平主应力值为6.66~25.91 MPa和3.94~15.76 MPa, 且最大与最小水平主应力值均随地层深度的增加而增加。工程区水平主应力和垂向应力之间的关系均为S_H>S_h>S_v, 表明工程区内地应力结构为逆断型, 利于逆断层发育和活动, 水平应力占主导, 在工程设计时, 断面几何形状最好是跨度大于高度。与其他研究结果对比, 工程区应力相对偏高, 需要予以充分重视。

(2) 工程区K_av值在地表附近较分散, 随深度增加向1.75趋于稳定; K_Hv值在地表附近较分散, 随深度增加向2.13趋于稳定; K_Hh值主要集中区间为1.40~2.00, 基本属于较大比值范围; τ_m值局部位置偏大; μ_m值主要集中区间为0.40~0.55, 说明该区域的剪应力和应力积累程度处于中等水平, 需引起重视。

(3) 工程区实测最大水平主应力方向60%分布在N30°~60°E之间, 275.0 m以下深度, 全部位于NE向, 一致性较好。因此可认为工程区岩体主应力优势方向在NE向, 这与其他资料揭示的区域构造应力场主压应力方向较为一致, 275.0 m以上深度受区内构造因素等的影响出现局部应力场, 最大主应力方向略有偏差。通常情况下从地应力角度考虑, 地下工程施工硐室长轴方向应尽可能与最大水平主应力方向保持在0~30°之内, 以保证硐室围岩的稳定性。

(4) 根据库伦摩擦滑动准则, 结合拜尔利定律, 取摩擦系数为0.6~1.0, 对工程区进行断层稳定性分析。实测应力值基本均小于断层滑动的最大临界应力值, 但部分深度应力值大于断层滑动的最小临界应力值, 可初步判断, 工程区断层存在滑动失稳的可能性, 需引起重视。

致谢: 中国地质科学院地质力学研究所张重远助理研究员、秦向辉助理研究员、孟文助理研究员在数据处理方面给予指导, 在此表示感谢！

图 1 工程区所在区域大地构造图

Figure 1. Regional geotectonic map of the project site

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图 2 F1断层平面展布图

Figure 2. Plane distribution diagram of F1 fault

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图 3 ZK1钻孔376.90 m测段结果图

a-压力时间曲线 b-水压裂隙印痕 c-印模处理结果图

Figure 3. The results of the 376.90 m test-interval in ZK1 borehole

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图 4 基于4种方法的关闭压力判定

a-单切线法; b-dt/dβ法; c-dβ/dt法; d-Muskat法

Figure 4. Determinations of shut-in pressure using 4 methods

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图 5 工程区岩体水平主应力值随深度变化规律

a-ZK1和ZK2钻孔水平应力值随深度的变化; b-工程区的主应力随深度分布特征

Figure 5. Variation of horizontal principal stress values as the depth in the rock mass of the project site

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图 6 工程区K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m值随深度分布特征图

Figure 6. Distribution pattern of K_av、K_Hv、K_Hh、μ_m as the depth in the project site

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图 7 工程区最大水平主应力方向随深度的分布特征图

Figure 7. Distribution pattern of the maximum horizontal stress orientations as the depth in the project site

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图 8 工程区周边区域现今构造应力场图^[33]

(注:红五角星为工程区所在位置)

Figure 8. Tectonic stress fields in the project site and surrounding areas

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图 9 工程区断层稳定性分析结果

Figure 9. Analysis results of fault stability in the project site

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表 1 工程区水压致裂原地应力测试结果

Table 1. Geostress measurement results of the project site using hydraulic fracturing method

钻孔	深度(m)	压裂参数(MPa)				应力值(MPa)				方位(°)
钻孔	深度(m)	P_b	P_r	P_s	P_H	P_o	S_H	S_h	S_v	方位(°)
ZK1	156.70	9.48	4.39	3.85	1.59	0.77	6.66	3.94	4.23	N12°E
	161.00	10.22	5.50	5.97	1.62	0.81	11.00	5.97	4.35
	175.80	14.97	11.83	11.93	1.81	0.96	22.82	11.93	4.75
	195.80	13.60	8.71	7.38	2.00	1.16	12.06	7.38	5.29	N22°E
	225.60	21.87	17.09	10.73	2.28	1.46	13.10	10.73	6.09
	227.00	22.22	16.59	11.40	2.29	1.47	15.27	11.40	6.13
	229.00	17.72	12.46	10.51	2.30	1.49	17.16	10.51	6.18
	233.40	15.92	9.74	9.75	2.38	1.53	17.68	9.75	6.30	N19°E
	252.50	13.69	10.48	8.26	2.56	1.73	12.99	8.26	6.82
	308.50	17.37	14.93	12.30	3.13	2.29	19.68	12.30	8.33
	358.00	16.77	14.06	12.03	3.60	2.78	19.37	12.03	9.67	N38°E
	376.90	21.81	15.74	14.76	3.79	2.97	25.57	14.76	10.18	N53°E
	431.50	24.99	17.85	15.76	4.33	3.52	25.91	15.76	11.65	N40°E
ZK2	250.70	16.63	13.03	10.64	2.54	1.51	17.41	10.64	6.77
	252.90	15.74	8.41	9.18	2.54	1.53	17.36	9.18	6.83	N56°E
	267.40	10.51	8.71	7.69	2.73	1.67	13.29	7.69	7.22
	270.40	21.19	13.93	10.54	2.73	1.70	15.99	10.54	7.30	N22°E
	333.20	34.45	22.05	15.33	3.39	2.33	21.61	15.33	9.00
	351.50	32.72	17.22	13.09	3.57	2.52	19.53	13.09	9.49
	368.50	18.61	13.65	12.61	3.76	2.69	21.49	12.61	9.95
	376.50	30.21	15.15	13.61	3.79	2.77	22.91	13.61	10.17	N52°E
	397.50	23.28	12.26	12.63	4.05	2.98	22.44	12.63	10.73
	411.50	21.05	13.22	12.94	4.14	3.12	22.48	12.94	11.11	N44°E
注:P_b—岩石原地破裂压力; P_r—破裂面重张压力; P_s—破裂面关闭压力; P_H—静水柱压力; P_o—孔隙压力; S_H—最大水平主应力; S_h—最小水平主应力; S_v—根据上覆岩石埋深计算的垂向主应力(岩石密度取2.70 g/cm³)。 Note: P_b-Fracture pressure; P_r-Reopening pressure; P_s-Shut-in pressure; P_H-Hydrostatic column pressure; P_o-Pore pressure; S_H-Maximum horizontal principal stress; S_h-Minimum horizontal principal stress; S_v-Vertical principal stress estimated according to the depth of the overlying rock(the mean rock density is 2.70 g/cm³)

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表 2 不同地区S_H、S_h随深度变化规律情况

Table 2. Variation of S_H、S_h as the depth in different regions

地区	S_H	S_h	统计方法
本工程区	0.0468H+4.542	0.0282H+2.894
北山新场区	0.0259H+3.097	0.0177H+2.099	赵星光等^[24], 修改
中国大陆	0.0229H+4.738	0.0171H+1.829	杨树新等^[27]
西域地块	0.0203H+6.931	0.0103H+5.217	杨树新等^[27]

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表 3 应力状态参数计算结果

Table 3. Calculation results of the stress state parameters

钻孔	深度(m)	应力状态参数
钻孔	深度(m)	K_av	K_Hv	K_Hh	μ_m	τ_m
ZK1	156.70	1.25	1.57	1.69	0.26	1.36
	161.00	1.95	2.53	1.84	0.48	2.52
	175.80	3.66	4.80	1.91	0.70	5.45
	195.80	1.84	2.28	1.63	0.45	2.34
	225.60	1.96	2.15	1.22	0.43	1.19
	227.00	2.18	2.49	1.34	0.50	1.94
	229.00	2.24	2.78	1.63	0.54	3.33
	233.40	2.18	2.81	1.81	0.54	3.97
	252.50	1.56	1.90	1.57	0.38	2.37
	308.50	1.92	2.36	1.60	0.48	3.69
	358.00	1.62	2.00	1.61	0.41	3.67
	376.90	1.98	2.51	1.73	0.52	5.41
	431.50	1.79	2.22	1.64	0.47	5.08
ZK2	250.70	2.07	2.57	1.64	0.50	3.39
	252.90	1.94	2.54	1.89	0.50	4.09
	267.40	1.45	1.84	1.73	0.35	2.80
	270.40	1.82	2.19	1.52	0.44	2.73
	333.20	2.05	2.40	1.41	0.49	3.14
	351.50	1.72	2.06	1.49	0.42	3.22
	368.50	1.71	2.16	1.70	0.44	4.44
	376.50	1.80	2.25	1.68	0.46	4.65
	397.50	1.63	2.09	1.78	0.43	4.91
	411.50	1.59	2.02	1.74	0.42	4.77
注:K_av、K_Hv—侧压系数; K_Hh—水平最大最小主应力值比; μ_m—剪应力相对大小; τ_m—水平面内最大剪应力 Note: K_av、KHv-Side pressure coefficient; KHh-Ratio of maximum to minimal horizontal principal stress; μ_m-Relative magnitude of the shear stress; τ_m-Maximum shear stress

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参考文献(39)

[1]	吴满路, 廖椿庭, 袁嘉音.荒沟蓄能电站地下厂房地应力状态与工程稳定性研究[J].地球学报, 2002, 23(3):263~268. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200203015.htm WU Man-lu, LIAO Chun-ting, YUAN Jia-yin. A study of stress state and engineering stability of underground houses at the huanggou accumulation power station[J]. Acta Geoscientia Sinica, 2002, 23(3):263~268. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200203015.htm
[2]	尤哲敏. 大断裂区深埋隧道地应力特征及围岩稳定性分析[D]. 武汉: 中国地质大学, 2013. YOU Zhe-min. Analysis of characteristics of in situ stress and surrounding rock stability in deeply buried tunnel with large faults[D]. Wuhan:China University of Geosciences, 2013.
[3]	谭成轩, 孙炜锋, 孙叶, 等.地应力测量及其地下工程应用的思考[J].地质学报, 2006, 80(10):1627~1632. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2006.10.018 TAN Cheng-xuan, SUN Wei-feng, SUN Ye, et al. A consideration on in-situ crustal stress measuring and its underground engineering application[J]. Acta Geologica Sinica, 2006, 80(10):1627~1632. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2006.10.018
[4]	Zoback M D, Haimson B C. Status of the hydraulic fracturing method for in-situ stress measurements[A]. The 23rd US Symposium on Rock Mechanics[C]. Berkeley, California:American Rock Mechanics Association, 1982, 143~156.
[5]	Lee M Y, Haimson B C. Statistical evaluation of hydraulic fracturing stress measurement parameters[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 1989, 26(6):447~456.
[6]	Haimson B C, Cornet F H. ISRM Suggested Methods for rock stress estimation-Part 3:Hydraulic fracturing (HF) and/or hydraulic testing of pre-existing fractures (HTPF)[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2003, 40(7/8):1011~1020.
[7]	张鹏, 秦向辉, 丰成君, 等.郯庐断裂带山东段深孔地应力测量及其现今活动性分析[J].岩土力学, 2013, 34(8):2329~2335. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201308042.htm ZHANG Peng, QIN Xiang-hui, FENG Cheng-jun, et al. In-situ stress measurement of deep borehole in Shandong segment of Tan-Lu fracture belt and analysis of its activity[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(8):2329~2335. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201308042.htm
[8]	邱君, 吴满路, 范桃园, 等.芦山地震前后龙门山断裂带西南段地应力状态对比分析[J].地质学报, 2017, 91(5):969~978. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE201705018.htm QIU Jun, WU Man-lu, FAN Tao-yuan, et al. Comparative Analysis of In-situ Stress State in the Southwestern Segment of Longmenshan Fault Zone before and after Lushan Earthquake[J]. ActaGeologicaSinica, 2017, 91(5):969~978. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXE201705018.htm
[9]	张重远, 王振峰, 范桃园, 等.西沙群岛石岛浅部基底地壳应力测量及其地球动力学意义分析[J].地球物理学报, 2015, 58(3):904~918. doi: 10.6038/cjg20150318 ZHANG Chong-yuan, WANG Zhen-feng, FAN Tao-yuan, et al. Crustal stress measurement in shallow basement of Shidao of Xisha Islands and analysis of its geodynamic significance[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2015, 58(3):904~918. doi: 10.6038/cjg20150318
[10]	秦向辉, 张鹏, 丰成君, 等.北京地区地应力测量与主要断裂稳定性分析[J].地球物理学报, 2014, 57(7):2165~2180. doi: 10.6038/cjg20140712 QIN Xiang-hui, ZHANG Peng, FENG Cheng-jun, et al. In-situ stress measurements and slip stability of major faults in Beijing Region, China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2014, 57(7):2165~2180. doi: 10.6038/cjg20140712
[11]	陈群策, 丰成君, 孟文, 等. 5.12汶川地震后龙门山断裂带东北段现今地应力测量结果分析[J].地球物理学报, 2012, 55(12):3923~3932. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.005 CHEN Qun-ce, FENG Cheng-jun, MENG Wen, et al. Analysis of in situ stress measurements at the northeastern section of the Longmenshan fault zone after the 5.12 Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012, 55(12):3923~3932. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.005
[12]	廖椿庭, 施兆贤.金川矿区原岩应力实测及在矿山设计中的应用[J].岩石力学与工程学报, 1983, 2(1):103~112. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX198301011.htm LIAO Chun-ting, SHI Zhao-xian. In-situ stress measurements and their application to engineering design in the Jinchuan mine[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 1983, 2(1):103~112. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX198301011.htm
[13]	吴满路, 张春山, 廖椿庭, 等.风火山隧道地应力测量及工程稳定性分析[J].地球学报, 2005, 26(1):71~74. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200501011.htm WU Man-lu, ZHANG Chun-shan, LIAO Chun-ting, et al. Stress measurement and engineering stability analysis at fenghuoshan tunnel[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2005, 26(1):71~74. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB200501011.htm
[14]	李永松, 尹健民, 艾凯, 等.深圳抽水蓄能电站地应力测试分析及其在地下硐室设计中的应用[J].岩石力学与工程学报, 2006, 25(S2):3965~3970. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2006S2097.htm LI Yong-song, YIN Jian-min, Ai Kai, et al. Measurement and analysis of geostress for underground engineering design of Shenzhen pumped storage plant[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(S2):3965~3970. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2006S2097.htm
[15]	苏利军, 翁建良, 卢文波.千米深埋隧洞高地应力稳定分析及其工程应用[J].岩土力学, 2008, 29(S1):221~226. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2008S1044.htm SU Li-jun, WENG Jian-liang, LU Wen-bo. Stability analysis of 1000m-deep-buried tunnel under high geostress entironment and its engineering application[J]. Rock and Soil Mechanics, 2008, 29(S1):221~226. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2008S1044.htm
[16]	王成虎, 张彦山, 郭啟良, 等.工程区地应力场的综合分析法研究[J].岩土工程学报, 2011, 33(10):1562~1568. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201110014.htm WANG Cheng-hu, ZHANG Yan-shan, GUO Qi-liang, et al. New integrated analysis method to analyze stress regime of engineering area[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2011, 33(10):1562~1568. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201110014.htm
[17]	张重远, 吴满路, 廖椿庭.金川三矿地应力测量及应力状态特征研究[J].岩土力学, 2013, 34(11):3254~3260. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201311034.htm ZHANG Chong-yuan, WU Man-lu, LIAO Chun-ting. In-situ stress measurement and study of stress state characteristics of Jinchuan No.3 mine[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(11):3254~3260. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201311034.htm
[18]	张新虎, 刘建宏, 徐家乐, 等.再论甘肃省的板块构造[J].甘肃地质学报, 2005, 14(2):1~10. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSDZ200502000.htm ZHANG Xin-hu, LIU Jian-hong, XU Jia-le, et al. Second study on plate tectonics in Gansu Province[J]. Acta Geologica Gansu, 2005, 14(2):1~10. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GSDZ200502000.htm
[19]	王多杰.赤金堡-金塔断裂带的基本特征及有关问题的讨论[J].内陆地震, 1988, 2(2):142~146. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LLDZ198802002.htm WANG Duo-jie. The basic features of the Chijinpu-Jinta fault zone and discussing on some problems[J]. Inland Earthquake, 1988, 2(2):142~146. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-LLDZ198802002.htm
[20]	Aamodt L, Kuriyagawa M. Measurement of instantaneous shut-in pressure in crystalline rock[A]. Presented at the Workshop on Hydraulic Fracturing Stress Measurements[C]. Monterey, CA, 1981, 218(4):715~716.
[21]	Gronseth J M, Kry P R. Instantaneous shut-in pressure and its relationship to the minimum in-situ stress[A]. Hydraulic Fracturing Stress Measurements[C]. Washington, D.C.:National Academy Press, 1983, 139:142.
[22]	Hayashi K, Sakurai I. Interpretation of hydraulic fracturing shut-in curves for tectonic stress measurements[J]. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 1989, 26(6):477~482.
[23]	Hayashi K, Haimson B C. Characteristics of shut-in curves in hydraulic fracturing stress measurements and determination of in situ minimum compressive stress[J]. Journal of Geophysical Research, 1991, 96(B11):18311~18321. doi: 10.1029/91JB01867
[24]	赵星光, 王驹, 马利科, 等.高放废物地质处置库北山预选区新场岩体地应力场分布规律[J].岩石力学与工程学报, 2014, 33(S2):3750~3759. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2014S2045.htm ZHAO Xing-guang, WANG Ju, MA Li-ke, et al. Distribution characteristics of geostress field in Xinchang rock block of candidate Beishan area for high level radioactive waste repository in China[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014, 33(S2):3750~3759. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX2014S2045.htm
[25]	Meng W, Chen Q C, Zhao Z, et al. Characteristics and implications of the stress state in the Longmen Shan fault zone, eastern margin of the Tibetan Plateau[J]. Tectonophysics, 2015, 656:1~19. doi: 10.1016/j.tecto.2015.04.010
[26]	丰成君, 陈群策, 吴满路, 等.水压致裂应力测量数据分析——对瞬时关闭压力Ps的常用判读方法讨论[J].岩土力学, 2012, 33(7):2149~2159. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201207036.htm FENG Cheng-jun, CHEN Qun-ce, WU Man-lu, et al. Analysis of hydraulic fracturing stress measurement data-discussion of methods frequently used to determine instantaneous shut-in pressure[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(7):2149~2159. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX201207036.htm
[27]	杨树新, 姚瑞, 崔效锋, 等.中国大陆与各活动地块、南北地震带实测应力特征分析[J].地球物理学报, 2012, 55(12):4207~4217. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.032 YANG Shu-xin, YAO Rui, CUI Xiao-feng, et al. Analysis of the characteristics of measured stress in Chinese mainland and its active blocks and North-South seismic belt[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012, 55(12):4207~4217. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.12.032
[28]	赵德安, 陈志敏, 蔡小林, 等.中国地应力场分布规律统计分析[J].岩石力学与工程学报, 2007, 26(6):1265~1271. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200706024.htm ZHAO De-an, CHEN Zhi-min, CAI Xiao-lin, et al. Analysis of distribution rule of geostress in China[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2007, 26(6):1265~1271. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX200706024.htm
[29]	王艳华, 崔效锋, 胡幸平, 等.基于原地应力测量数据的中国大陆地壳上部应力状态研究[J].地球物理学报, 2012, 55(9):3016~3027. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.09.020 WANG Yan-hua, CUI Xiao-feng, HU Xing-ping, et al. Study on the stress state in upper crust of China mainland based on in-situ stress measurements[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2012, 55(9):3016~3027. doi: 10.6038/j.issn.0001-5733.2012.09.020
[30]	王成虎, 宋成科, 郭启良, 等.利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累[J].地球物理学报, 2014, 57(1):102~114. doi: 10.6038/cjg20140110 WANG Cheng-hu, SONG Cheng-ke, GUO Qi-liang, et al. Stress build-up in the shallow crust before the Lushan earthquake based on the in-situ stress measurements[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2014, 57(1):102~114. doi: 10.6038/cjg20140110
[31]	许忠淮, 汪素云, 高阿甲.地震活动反映的青藏高原东北地区现代构造运动特征[J].地震学报, 2000, 22(5):472~481. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXB200005003.htm XU Zhong-huai, WANG Su-yun, GAO A-jia. Present-day tectonic movement in the northeastern margin of the Qinghai-Xizang (Tibetan) plateau as revealed by earthquake activity[J]. Acta Seismologica Sinica, 2000, 22(5):472~481. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZXB200005003.htm
[32]	Wan Y G. Contemporary tectonic stress field in China[J]. Earthquake Science, 2010, 23(4):377~386. doi: 10.1007/s11589-010-0735-5
[33]	谢富仁, 陈群策, 崔效锋, 等.中国大陆地壳应力环境基础数据库[J].地球物理学进展, 2007, 22(1):131~136. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DKXB200404020.htm XIE Fu-ren, CHEN Qun-ce, CUI Xiao-feng, et al. Fundamental database of crustal stress environment in continental China[J]. Progress in Geophysics, 2007, 22(1):131~136. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DKXB200404020.htm
[34]	陈群策, 安其美, 孙东生, 等.山西盆地现今地应力状态与地震危险性分析[J].地球学报, 2010, 31(4):541~548. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB201004007.htm CHEN Qun-ce, AN Qi-mei, SUN Dong-sheng, et al. Current in-situ stress state of Shanxi basin and analysis of earthquake risk[J]. Acta Geoscientia Sinica, 2010, 31(4):541~548. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXB201004007.htm
[35]	黄禄渊, 杨树新, 崔效锋, 等.华北地区实测应力特征与断层稳定性分析[J].岩土力学, 2013, 34(S1):204~213. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2013S1032.htm HUANG Lu-yuan, YANG Shu-xin, CUI Xiao-feng, et al. Analysis of characteristics of measured stress and stability of faults in North China[J]. Rock and Soil Mechanics, 2013, 34(S1):204~213. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2013S1032.htm
[36]	李兵, 郭启良, 王建新, 等.蒙山断裂地应力特征及其稳定性分析[J].岩土力学, 2014, 35(S2):501~507. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2014S2071.htm LI Bing, GUO Qi-liang, WANG Jian-xin, et al. Characteristics of in-situ stress at Mengshan fault and its stability analysis[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014, 35(S2):501~507. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTLX2014S2071.htm
[37]	Zoback M D, Healy J H. In situ stress measurements to 3.5 km depth in the Cajon Pass Scientific Research Borehole:Implications for the mechanics of crustal faulting[J]. Journal of Geophysical Research, 1992, 97(B4):5039~5057. doi: 10.1029/91JB02175
[38]	Byerlee J. Friction of rocks[J]. Pure and Applied Geophysics, 1978, 116(4/5):615~626.
[39]	Townend J, Zoback M D. How faulting keeps the crust strong[J]. Geology, 2000, 28(5):399~402. doi: 10.1130/0091-7613(2000)28<399:HFKTCS>2.0.CO;2

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0. 引言
1. 预选场区地质概况
2. 预选场区水压致裂地应力测量
2.1 ZK1、ZK2钻孔地应力测试
3. 工程区应力状态分析
3.1 应力参数随深度变化规律
3.2 最大水平主应力方向
3.3 断层稳定性
4. 结论

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中核甘肃核技术产业园预选厂址区地应力测量研究

作者简介:
陈利忠(1992-), 男, 硕士研究生, 主要从事地应力测量技术及应用研究。E-mail:13261983298@163.com

通讯作者:
洪波(1973-), 男, 高级工程师、注册土木工程师(岩土), 主要从事岩土工程勘察研究。E-mail:593604110@qq.com

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