兖滕-两淮矿区井壁重复破裂粘滑机制研究.pdf

8 盏麓铲。，。。。。想 蒿馐慧。。。。。。 兖滕两淮矿区井壁重复破裂粘滑机制研究 镕l 十≈7 “目自 n p H m H } * * t t ￡m * 十i 目十t “』* m ∞t e } * * Ⅲ* T 一≈ 女T 十≯々* 自g ≈口m 十 b n ∞* ∞s } * * q T ￡m 一日 r R 4 * K L * 十i 5 十≈ * 自自i m ＆Ⅱ 、女 ∞s { 特{ - * } m ￡ * ”m 4 * } t * 女4 * * 十* t { i M “ * “M * i * * } ，* 日 * - e “* * T 4 击 日 * t Ⅷ一，￡4 i ；* tf ≈ ； * “Ⅻ 十目* 娄e ．删6 2l 】女m * 日．A T 土与井重面曩鞋剪切试验 1 1i * E t T m ％ B m 女目* m ＆％H ∞ⅢL 目j g ㈣∞ 々”■． * 自 自∞ R B ＆”m } c 1 } 目 月i 一f T { 口1 E ％* 血＆j ∞H ”女自i 口＆镕m 日 T 自a f E g * * i R ⅢL 女■f 々L m m 、 “■“月 T 目日％B R Ⅲt 目L ，d 月高＆∞ m f f - J 、7r ■ ∞f ，日* ■ 。． i 。；i ；蓄毋裂2 ；篙翟 端 M ＆“，H ∞* ∞* 女m m * 目P * “ ∞ w ” c “{ } 十目”∞№＆ ，m * Ⅷ￡№目 * ％＆＆目Ⅻ日镕口* 【* ；十 g t H * t “∞＆ Ⅻ ．＆％* t m ％镕月F * i T 目H 目． t w * * Ⅷm n * №H E 十t 目％* 自0 Ⅱ* 月 E i m 十自 ％m * 自Ⅱ月* “ m ∞B B 月 J J 日自w 自． 十* m H 镕H №“ r W t B ． ％自№自* 一r Ⅱ日勺 } i B ， № m Ⅻ女J 口t m ⅡⅢ∞d 一2 川a ．Ⅷf ■女 Ⅱ十* t ∞l ∽m 4 镕n ∞i E ∞ 日n 镕* 黼- 剽垫粼嚣戳⋯。⋯ 薰嚣嚣一 万方数据 。。，。品．蠹 篇般。。。， 遣；．雾；遣；篷 12j t ％ i u 目dE R Ⅲ＆％t ￡ * * M t 女K t “ ＆一‘_ ％镕 g 自 ， m 目L 月自* ＆一* * m * i 月々 月j 徘 目．E 日Ⅲ* 4 ㈣“ * 自f 4 ≮ 2 ㈣m } 口％} 月* 目M n8 l5 】2 d 自№* m Ⅱm ”口＆m R Ⅱ∞ “月4 圉● c ⋯* ”⋯E ■ 屯点 纛拦誉露型孙s 。。二，j 慧然然i 譬三能未i 麓～。 13E 日镕％ * * Ⅲ自E ＆镕* ．日* ⅫⅫT n 镕* ， I l 5 g * 自* 日Ⅱ口 * “ ％＆Ⅱ* { * ，m f * H ＆T 月＆Ⅲ自月H * Ⅱ目目∞j * 镕日”月∞* ∞m ＆} 匕j Ⅻ* 月* ⅥA ＆m ；* ，∞自* 目 i ∽“～B 5 ‰，* Ⅲ* ⅫH 2 5 “～3 0 “ 3 I ＆；女■＆ ￡ 自目．t 々 t M Ⅲ 2 机理分析 * 镕 日＆， 自 ％* ＆* Ⅲ目 g 女t ￡※“目 ⅫT “* c 目j ≤≤ 万方数据 第5 期李文平宠骚一两潦矿区井壁镦复破裂鞑辫擞裁磅炎 圈5 井壁累进重复破裂机理囤斛 F 遍。5 I n u s t r a t l o n t h em e c h a n i s mo fp r o g r e s s i v e r e p e a t e dr u p t u r eo ls h a f tl i n i n g 注m 十％井壁自照和井塔重引起的应力之和 吼井壁附加应力；m ．井壁滟凝土的极限强度 位于潆器表土葳中的并蘩，最初土体相对并髓 没有下沉位移时 图5 中A 点 ，井壁照向上只受 囊囊秘劳塔霾力；l 裁豹篷应力痒曩 最十啦 ，鑫予 井壁设计时已考虑过它们的存在，所以∞ a 2 魑 不足以使井壁破裂的．当井壁胤围厚表土失水而产 生疆缩下淡对，并登会受虱受囱辩船玻力如静傺 用，且随土体下沉位移增大。钒也在不断增加，胤 到 l ＆ 如达到辩壁混凝土的极黢强度5 ， B 点 ，于是井壁产生第一次破裂；附加腹力以随之 释放并伴随有井壁自身产生下沉位移，土对井壁的 籀对位移瓣翔调整戮零 c 蠡 之惹，秘暴含瘩联 继续失水，土体继续下沉，由于井壁与土接触面翦 切强度没有闲第1 次井壁破裂下沉丽降低，于是井 壁附加应力锄又开始缓慢增加，直到使并壁产艇 第3 次破裂 J D 点 ．只要土体相对井壁的下沉不停 瘦，共壁餐会套筹3 次甚或更多懿破裂产生。鲡聚 在辩壁破裂后对井壁破裂段采取加固措施，由于土 与井壁接触面抗剪强度因多次剪切作用后有所搬 蔫，掰缓在土箨相对井壁静继续下沉串，并壁锈裔 可能产生强度更大的破裂，或谯末加固段井壁产嫩 破裂。这就蹙深厚表土层中井蹩累进重复破裂的内 在机翩． 3 粘滑机制的提出 通过对井壁累进菔复破裂内在机理的分析，使 笔畿联想到了地震复发的机制．1 9 6 6 簪美国学嚣 WFB r a c e 鞠jDB y e r l e e 基予用带有断袋面静诧 岗岩柱体进行三轴剪切试验，模拟地下断层两盘耢 悉瓣位移错韵鞠应力变毙．发瑷在一定潮压下，当 轴向应力增加到一定值时 此时断裂面』二剪切位移 也猩缓慢增加 ，断裂面突然产生错动而释放应力， 影蔽应力降．之惹，辘鑫应力又霹缝续缓慢增翻释 重复错动、成力降的过程 图6 ．断裂两盘这种网 摩攘面牯结，列应力加大烈一定程度后叉突然滑动 丽释放应力的过程称为精滑 s t i c k s l i p ．这一试骏 结果证实了B o w d e n 提出的地楗粘滑说，使地震的 爱复产生褥到了缀好豹矮器．WFB r a c e 等瑟擞熬 花岗岩破裂面粘滑试验和本文介绍的士与井壁相 互作用累进剪切试验结果 图2 ，图4 具有相似的 麓律桎．不潮静是嚣器是一静渐弱静精海，{ i l i 君嚣 是一种渐强的粘滑．笔者认为这种渐弱与渐强与破 裂鞭 粘滑嘲 鼹盘及破裂带内的物质组成有关。花 岗岩坚硬、饿脆，所阻经过多次剪切后，破裂面趋予 光滑而显现强度渐弱的粘滑特点．而对于类似土与 势藏接魅垂，在赘臻巾劳壁终裘囊混凝主本身势泰 有破坏，而贝是与之接触的土颗粒重新排列而被剪 密的过程，因而呈现濑强的粘滑特点． 墅6 花嶷岩鞑爨试验嘲 wFB r a c e 等 F i g ．6S t m k s l i pt e s to fg r a n i t e b yW FB r a c e 综上所述，井壁的多次破裂与地震的复发具有 栩缎戆悫在携理。蹋类钕建震糕溪说静淡点寒察释 深厚表土中井壁的累进重复破裂，笔者称之为井壁 累避破裂粘滑机制解 图5 ．其基本观点可表述 为；在一定舔力下主譬劳壁静静接魑蕊嚣二者静籀 互作用力而粘结，当作用力 土的附加剪力、井壁面 上的隧| 加剪力及由其产生的井壤纵向附加应力 大 到～定程度后接触谳突然滑动 并壁破裂下沉 i i i i 释放应力；只要土与井壁接触嘶上的相_ 亘作用不停 壹，鲻这秘纛力莰累翻释效 势壤破裂 麴褒象攫会 周期性产生，其应力积累和释放的强度星加大的稳 势． 4 结论 1 基予土与势熬接触露累送剪切横拟试验秘 三轴试验结果，首次撬出井壁累迸重复破裂粘滑机 制解．该观点认为在一定埋深条件下，土与井壁蕊 嚣糍互搀焉瓣糕连，弱作羁力 静辩攘赘应力、捧 壁酾上的附加剪应力及由其产生的井黩竖向附加 应力 大到一定程度麝，井壁厨突然滑动 井壁破裂 下沉 磊释放应力，袋簧土与井麓面翡裰互作用幂 万方数据 4 S 2 孛瓣矿韭大学学攘笨2 9 卷 停止，则选种应力积累和释放 井壁破裂 的现象便 会薅期蛙产生。 2 根据井壁破裂的粘滑机制，井壁非采动累 进重复破裂产生的基本条件可概括为a ．井壁周 淹有较大鹱深秘主体；b 。土与并壁臻触西存在一 定的摩擦粘结力；e ．土体相对井壁产生持续的下 沉位移。 参考文献； 【1 3 娄摄选，苏立曳．i 孛羲叠蘸承撬降时瓣劳壁受力势摄 口] ．煤炭学报，1 9 9 1 4 5 6 。6 1 ． 强] 崔广一0 ，程锈椽。徐难建区势璧破裂琢瓣鹣褪步嵇究 [ J ] ．煤炭科学技术，1 9 9 1 8 { 4 6 5 0 ． [ 3 ] 洪伯潜，钻井井麟局部破坏原因分析口] ．煤炭科举技 末。1 9 9 2 2 3 8 ．1 ． E 4 ]许延释 耿德庸，申宝宏．淮北f 临焕矿赋地层非栗动沉 降分析E J ] ．岩土工程学报，1 9 9 4 6 ；1 4 3 1 4 5 ． 强] 李文平，于双意．撵厚表主母煤矿立势藩栗交酸裂秘 研究口] ．工程地脯学报．1 9 9 5 3 1 4 5 5 5 ． [ 6 ] 李智毅，王智济，杨裕云．工程地质学基础[ M ] 。武汉； 孛謇地震大学窭舨柱，1 9 9 0 ．3 9 一驺， S t i c k S l i pM e c h a n i s mo fR e p e a t e dR u p t u r e o fS h a f tL i n i n g si n Y a n z h o u - T e n g z h o u - - H u a i b e i - H u a i n a nM i n i n gA r e a L lW e n 一埘r i g C o l l e g eo fM i n e r a lR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n tS c i e n c e s - C U M T ，X u z h o u ．j i a n g s o2 2 1 0 0 8 。C h i n a A b s t r a c t M e t h o do fs i m u l a t i n gt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e ns o i la n ds h a f tw a l li nt h ep r o c e s so fr e p e a t e dr u p t u r i n gb yu s i n gt h eh i g hp r e s s u r es h e a r m e t e ra n dt h et r i a x i a ls e r v o m e t e rw ∞i n t r o d u c e d ．T h er e l a t i o nc u r v e s o fa c c u m u l a t e ds h e a rs t r e s sv ss h e a rd i s p l a c e m e n to ft h ea d v a n c i n gs h a f tw a l lw e r eo b t a i n e d ．T h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fd i s p l a c e m e n ta n db r e a k a g eo ft h ed e e ps o i li n t e r a c t e dw i t ht h es h a f tw a l li nt h er e s e a r c ha r e a w e r ea n a l y z e d 。T h es t i c k s l i pm e c h a n i s mo fr e p e a t e dr u p t u r i n gw a sp u tf o r w a r df o rt h ef i r s tt i m eb a s e do i l t h es e i s m i cs t i c k s f i pt h e o r y ，w h i c hp r o v i d e dat h e o r e t i c a lf o u n d a t i o nf o rt r e a t i n gt h er e p e a t e dr u p t u r i n go f s h a nw a l t ． K 竹w o r d sEd e e ns o l lm a s s ；s h a f tw a l l ；r e p e a t e dr u D t u r e ；s t i c k s l i pm e c h a n i s m 万方数据