逆冲断层卸载失稳机理研究 论文

逆冲断层是指断层面倾向与地层倾向相同或相近的正断层，是地壳运动中一种常见的构造形式。逆冲断层的失稳及其诱发的冲击地压对煤矿安全生产构成了严重威胁。冲击地压是指在煤矿开采过程中，由于地层应力的重新分布和集中，导致煤岩体突然破碎并弹射出的能量释放现象，具有突发性、破坏性等特点。对于逆冲断层卸载失稳机理的研究，有助于提高煤矿冲击地压预测与防治的技术水平。当前，煤矿开采中逆冲断层的失稳机理尚不明确，很大程度上影响了冲击地压防治工作的有效性。论文通过分析逆冲断层控制型矿区的工程地质概况，对逆冲断层冲击地压的显现特征进行了研究。通过相似模拟和数值模拟手段，深入探讨了开采扰动引起的逆冲断层卸荷效应，并阐明了特定矿区逆冲断层卸载失稳的模式和过程。为了更好地揭示单侧卸载过程中逆冲断层失稳瞬态的位移场时空演化规律，研究者在实验室进行了相关实验，建立起断层卸载失稳的力学模型，并对断层失稳瞬间的黏滑过程进行了阐释。研究表明，随着开采范围与逆冲断层距离的减小，逆冲断层导致的冲击地压危险性显著增大，相应的冲击地压释放的能量急剧增高。开采扰动会引发逆冲断层产生卸荷效应，具体表现为断层带新裂纹的萌生和局部离层。在断层带交错出现应力集中区和应力减弱区，并可观察到断层上段的逆时针滑移与下段的顺时针滑移。逆冲断层的卸荷效应导致失稳过程可以分为线性和非线性稳态阶段。断层卸载失稳瞬间，正应变呈现出下降趋势至稳定，而断层上部相对于中部和下部，滑移位移和剪应变总体上呈突降趋势。受卸载扰动影响较大的相邻围岩会表现出较大的位移和剪应变变化。此外，逆冲断层卸载失稳瞬间的能量传递过程表现为震源单元、相邻断层带单元等之间的一系列单元连锁失稳构成的综合结果。这些发现对逆冲断层卸载失稳机理形成了新的认识，包括失稳模式、失稳过程和失稳瞬态的能量传递等方面。关键词解释：逆冲断层：在地质学中，逆冲断层是倾向与地层倾斜方向相一致的正断层，是一种常见的地质构造现象。单侧卸载：指的是断层面单侧承受岩石重量或其他压力减少的情况，这种情况经常出现在煤矿开采过程中，尤其是开采作业导致的地应力重分布。力学模型：在本研究中，力学模型是指用来模拟和解释逆冲断层卸载失稳现象的数学模型，它能够描述位移场时空演化规律、黏滑过程等。冲击地压：是煤矿开采过程中由于地应力集中与重新分布导致煤岩体突然破坏，能量瞬间释放的一种灾害现象。它具有突发性和高破坏性，能够造成严重的人员伤亡和财产损失。通过上述研究，为煤矿安全开采提供了科学的理论指导，为采动条件下逆冲断层的失稳机理及冲击地压的防治提供了重要的参考依据。