[发明专利]一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法

权利要求书

1.一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，包括：

获取四分量钻孔应变数据；

对所述应变数据进行预处理；

根据预处理后的应变数据计算钻孔应变的应力分量；

根据所述应力分量计算第一平面主应力、第二平面主应力和主方向；

采用公式计算主方向，其中，φ为主方向，θ为地磁方位与定义坐标系的夹角，Δε^I为第一路应变分量，Δε^II为第二路应变分量，Δε^III为第三路应变分量，Δε^IV为第四路应变分量；

根据所述第一平面主应力、第二平面主应力和主方向计算正应力；

采用公式σ_n＝σ₁cos²(ψ-φ)+σ₂sin²(ψ-φ)计算正应力，其中，σ_n为正应力，σ₁为第一平面主应力，σ₂为平第二平面主应力，φ为主方向，ψ为平面任一方向；

根据所述正应力绘制应力平面轨迹图；包括：

当σ_n0时，绘制的轨迹为第一颜色；当σ_n0时，绘制的轨迹为第二颜色；

根据所述应力平面轨迹图判断四分量钻孔的正应力变化；包括：

根据轨迹的颜色判断正应力的正负；根据轨迹图的矢径长短判断正应力的大小；

从坐标原点沿着与X轴夹角逆时针转θ，或方位角为90°-θ的方向，向花瓣作一个矢径，矢径长度代表以此为法线的平面上受到的正应力σ_n绝对值，端点如果是蓝色代表张应力，即σ_n0，如果是红色代表压应力，即σ_n0；同色花瓣椭圆的长轴和短轴分别代表最大和最小主应力的大小和方位，异色花瓣中蓝色花瓣端点代表最大张应力大小和方位，红色花瓣端点代表最大压应力大小和方位；同色主矢径长度之差，或异色主矢径长度之和，代表最大剪应力τ_max＝(σ₁-σ₂)/2大小；纯蓝色花瓣面积代表引张面应力σ₁+σ₂大小，纯红色花瓣面积代表挤压面应力大小，异色花瓣面积之差代表面应力大小，蓝色为主则为张应力，红色为主则为压应力。

2.根据权利要求1所述的基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，所述对所述应变数据进行预处理，包括：

对所述应变数据进行进行自洽分析；

对自洽分析后的数据进行相对校正和绝对校正，得到预处理后的应变数据。

3.根据权利要求1所述的基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，通过平面应力原理计算钻孔应变的应力分量。

4.根据权利要求1所述的基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，采用最小二乘法公式计算第一平面主应力，其中，σ₁为第一平面主应力，A、B为与各层力学性质和厚度有关的参数，E为岩体的杨氏模量，Δε^I为第一路应变分量，Δε^II为第二路应变分量，Δε^III为第三路应变分量，Δε^IV为第四路应变分量。

5.根据权利要求1所述的基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，采用公式计算第二平面主应力，其中，σ₂为第二平面主应力，A、B为与各层力学性质和厚度有关的参数，E为岩体的杨氏模量，Δε^I为第一路应变分量，Δε^II为第二路应变分量，Δε^III为第三路应变分量，Δε^IV为第四路应变分量。

6.根据权利要求1所述的基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，其特征在于，在所述根据所述第一平面主应力、第二平面主应力和主方向计算正应力步骤之后，根据所述正应力绘制应力平面轨迹图步骤之前，还包括：获取应力参考零点。