[發明專利]一種基于應力花瓣圖確定四分量鉆孔應力變化的方法

有效

• 申請號: 201911337375.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111141434B
• 公開（公告）日: 2021-08-13
• 發明（設計）人: 石耀霖;任天翔
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學;中國地質科學院
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01L5/16;E21B47/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發明涉及一種基于應力花瓣圖確定四分量鉆孔應力變化的方法，包括：獲取四分量鉆孔應變數據；對所述應變數據進行預處理；根據預處理后的應變數據計算鉆孔應變的應力分量；根據所述應力分量計算第一平面主應力、第二平面主應力和主方向；根據所述第一平面主應力、第二平面主應力和主方向計算正應力；根據所述正應力繪制應力平面軌跡圖；根據所述應力平面軌跡圖判斷四分量鉆孔的正應力變化。本發明能夠形象直觀的反映應力在一定時間段內的變化情況。

技術領域

本發明涉及數據處理技術領域，特別是涉及一種基于應力花瓣圖確定四分 量鉆孔應力變化的方法。

背景技術

在地應力測量工作中，一般應用應力橢圓和截面方向指示曲線的方法，但 該方法存在如下缺陷：

1、多條曲線，比較復雜；

2、無法定量從圖中讀出任意位置應力大小；

3、需要在截面方向指示曲線上增加+或者-號表示張應力或壓應力；

所以為了形象的表達鉆孔應變計觀測結果及其隨時間的變化，GTSM Technology提出了鉆孔變形圖示表達方法。他們的思路是把初始狀態的鉆孔用 圓形表示，繪出變形以后各時刻的鉆孔形狀。但是由于實際鉆孔變形極小，因 此必須用夸大f倍的方式繪出，即在矢徑方向上單位圓加上或減去f倍的鉆孔 在該方向上的微小變形量，表達鉆孔的變形。這種圖示方法，雖然可以看出主 應變的方向和應變的主要特征，但難以給出精確的定量表達，而且應力張量三 個分量隨時間變化曲線圖，很難直接看出是怎樣的應力狀態；主應力大小和方 向隨時間變化圖，雖然顯示了主應力大小和方向的變化，但是仍然不夠形象直觀。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于應力花瓣圖確定四分量鉆孔應力變化的方 法，能夠形象直觀的反映應力在一定時間段內的變化情況。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種基于應力花瓣圖確定四分量鉆孔應力變化的方法，包括：

獲取四分量鉆孔應變數據；

對所述應變數據進行預處理；

根據預處理后的應變數據計算鉆孔應變的應力分量；

根據所述應力分量計算第一平面主應力、第二平面主應力和主方向；

根據所述第一平面主應力、第二平面主應力和主方向計算正應力；

根據所述正應力繪制應力平面軌跡圖；

根據所述應力平面軌跡圖判斷四分量鉆孔的正應力變化。

可選的，所述對所述應變數據進行預處理，包括：

對所述應變數據進行進行自洽分析；

對自洽分析后的數據進行相對校正和絕對校正，得到預處理后的應變數 據。

可選的，通過平面應力原理計算鉆孔應變的應力分量。

可選的，采用最小二乘法公式計算第一平面主應 力，其中，σ₁為第一平面主應力，A、B為與各層力學性質和厚度有關的參數， E為巖體的楊氏模量，Δε^I為第一路應變分量，Δε^II為第二路應 變分量，Δε^III為第三路應變分量，Δε^IV為第四路應變分量。

可選的，采用公式計算第二平面主應力，其中，σ₂為第二平面主應力，A、B為與各層力學性質 和厚度有關的參數，E為巖體的楊氏模量，Δε^I為第一路應變分 量，Δε^II為第二路應變分量，Δε^III為第三路應變分量，Δε^IV為第四路應變分量。