[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

说明书

本发明涉及一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，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；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；根据所述正应力绘制应力平面轨迹图；根据所述应力平面轨迹图判断四分量钻孔的正应力变化。本发明能够形象直观的反映应力在一定时间段内的变化情况。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，特别是涉及一种基于应力花瓣图确定四分 量钻孔应力变化的方法。

背景技术

在地应力测量工作中，一般应用应力椭圆和截面方向指示曲线的方法，但 该方法存在如下缺陷：

1、多条曲线，比较复杂；

2、无法定量从图中读出任意位置应力大小；

3、需要在截面方向指示曲线上增加+或者-号表示张应力或压应力；

所以为了形象的表达钻孔应变计观测结果及其随时间的变化，GTSM Technology提出了钻孔变形图示表达方法。他们的思路是把初始状态的钻孔用 圆形表示，绘出变形以后各时刻的钻孔形状。但是由于实际钻孔变形极小，因 此必须用夸大f倍的方式绘出，即在矢径方向上单位圆加上或减去f倍的钻孔 在该方向上的微小变形量，表达钻孔的变形。这种图示方法，虽然可以看出主 应变的方向和应变的主要特征，但难以给出精确的定量表达，而且应力张量三 个分量随时间变化曲线图，很难直接看出是怎样的应力状态；主应力大小和方 向随时间变化图，虽然显示了主应力大小和方向的变化，但是仍然不够形象直观。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方 法，能够形象直观的反映应力在一定时间段内的变化情况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于应力花瓣图确定四分量钻孔应力变化的方法，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；

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；

根据所述正应力绘制应力平面轨迹图；

根据所述应力平面轨迹图判断四分量钻孔的正应力变化。

可选的，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。

可选的，通过平面应力原理计算钻孔应变的应力分量。

可选的，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。

可选的，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。