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钻孔应变观测系统（岩石、 膨胀水泥和应变仪钢筒）存在显著的井孔耦合效应,只有确定这一耦合系数,才能得到地壳岩石的真实应变值,从而实现不同测点数据的可比性．本文根据双衬套理论及弹性力学理论,建立了三维空间应力作用下体应变与面应变观测力学模型,并进一步推导各自井孔耦合系数计算式,发现两组系数与井孔的受力状况密切相关,分别与不同力源引起的应变信号相对应．亦即应力比（钻孔轴向应力与平面应力之比）不同,耦合系数也不一样,体应变随应力比的增大而下降,面应变则上升. 本文结果还表明平面应力作用下的耦合系数与外加应力无关,只与观测系统本身有关,故数值保持恒定. 此外,文中对其影响因素也进行了分析,结果表明,体应变和面应变的井孔耦合系数均随岩石弹性模量和泊松系数的增大而增大,且前者的幅度较大,井孔耦合材料水泥对二者影响均很小． 相似文献
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将钻孔体应变仪与分量式应变仪的观测资料在面应变平台上进行整合,对于解决目前两种应变仪观测数据的评估、分析、处理和地震预报问题有实际意义．根据潘立宙-陈沅俊和Evertson理论及弹性力学知识,分别建立了平面应力作用下体应变和面应变观测的力学模型,推导了观测钻孔、空孔和无孔岩石体应变与面应变转换系数的计算公式,发现它们都可以归结为同一公式描述,差异仅在于k（体应变仪钢筒内壁或无孔岩石面应变与空孔岩石面应变之比）的取值不同．用Evertson理论推导的公式与空孔岩石情形相近,当岩石弹性模量为4times;1010——8times;1010 Pa时,二者都可以看成是对潘-陈公式的一种简化、近似计算;无孔岩石的情况则相当于在岩石弹性模量为1times;1010 Pa时对该式的一种估计. 文中结合实际情况对转换系数的各种影响因素进行了详细分析． 相似文献
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对完整岩石力学机制的研究有助于更好地理解与屈服有关的应力-应变关系。屈服准则研究方法包括基于实验数据分析和基于微观力学的研究。屈服数学理论的研究目标是对应力和应变关系的理论描述和对弹塑性界限的识别。本文主要研究完整岩石在不同尺度上的屈服。从Weibull理论可知,岩石强度随尺度增大而减少,这已经通过单轴压缩强度（UCS）的Hoek-Brown方程得到证实。然而,围压能改变岩石强度及屈服。因此,本文利用直径为50mm和96mm的圆柱形砂岩样品在不同围压作用下的压缩实验来研究不同尺度下的岩石屈服,从实验中提取不同尺度下的屈服初始点并描述屈服面,最终给出简单数学形式的屈服准则。 相似文献
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在钻孔应变观测的实际标定分析中,一般是通过对钻孔应变观测资料采用固体潮调和分析的方法直接获得钻孔面应变耦合系数,该方法未能充分反映观测的钻孔应变与地层应变之间的内在联系。本文基于“地层-等效弹性层-水泥环-钢筒”四层耦合介质钻孔模型,利用TJ-2C型体应变仪器的测量钢筒内外径和弹性参数、钻孔半径以及水泥环弹性参数,给出不同地层中钻孔耦合系数与钻孔等效弹性层弹性模量之间的变化关系。对我国现有运行的40多套TJ-2C型钻孔体应变观测资料的分析表明,潮汐因子分布范围在0.01至1.86之间,基岩为花岗岩类的潮汐因子均值为0.83,基岩为灰岩或砂岩类的潮汐因子均值为0.57,即硬地层中的潮汐因子高于软地层。基于对该四层模型探讨发现,等效弹性层的等效弹性模量大小反映了钻孔的耦合状态,对于同类型基岩地层,探头与地层耦合不佳将导致其等效弹性层弹性模量下降,进而导致钻孔潮汐因子下降。本文以砂岩弹性模量0.5 GPa作为判定钻孔耦合状态的下限,即认为等效弹性模量低于0.5 GPa时钻孔处于脱耦状态,统计结果表明我国现有钻孔体应变观测中有约30%的钻孔处于脱耦状态,这一研究结果对预报人员应用这些钻孔资料开展地震分析预报工作有重要指导意义。 相似文献
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根据双衬套钻孔应变观测力学模型,推导出平面应力作用下各分量应变观测中两个耦合系数(A、B)的计算公式,为进一步确定地壳应变场最大、最小主应变的数值及方向提供了必需的前提条件,对当前国内外开展的利用钻孔应变进行地震、火山和板块边界的观测研究具有一定积极意义.研究结果表明,A、B与用双环模型和复变函数法解算出的c(面应变响应因子)、d(剪应变响应因子)之间分别存在2倍的关系(c=2A,d=2B),并且二者绘制的曲线完全一致,c、d的物理含义分别是地壳岩石面应变与剪应变观测的井孔耦合系数. 相似文献
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通过超声-时间动态测试方法系统地分析了煤系沉积岩石纵波和横波速度，计算了煤系岩石动弹性力学参数，同步测试了煤系岩石的静态力学参数，建立了煤系沉积岩石动弹性力学参数与静弹性力学参数之间和煤系岩石物理力学参数与其声波速度之间的定性定量关系.研究结果表明，煤系岩石的动弹性模量与岩石的纵波或横波速度具有很好的正相关关系，而与泊松比不具有这种正相关关系.煤系岩石的动弹性模量要大于其静弹性模量，而动泊松比要小于其静泊松比，它们之间呈线性相关关系.煤系岩石密度、单轴抗压和抗拉强度与其纵波或横波速度之间也呈正相关关系，它们分别服从二次函数、指数函数和线性函数分布. 相似文献
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用固体潮观测资料将钻孔应变变化换算为地层的应力变化 总被引：2，自引：0，他引：2
利用钻孔应变观测值中潮汐频段部分和钻孔岩芯的弹性系数,将钻孔应变换算为地层应力的格值,用此格值可将钻孔应变的非潮汐变化换算成该地地层的非潮汐应力变化。从潮汐模型研究和潮汐观测结果来看,勒夫数受地球在结构的影响,空间变化不大,据此可用勒夫数的模型值去求定标应力。由钻孔应变观测值求定钻孔应变的面应力系数和差应力系数,而不必知道耦合介质的力学性能。探头周围介质若非各向同性时,应力系数可用椭圆的解析式拟合 相似文献
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为了了解水对受力岩石的宏观力学效应,在MTS电液伺服材料试验系统上,对不同饱水度的砂岩、花岗闪长岩、灰岩和大理岩进行了单轴压缩试验,取得了这几种岩石的单轴抗压强度和弹性模量随饱水度变化的定量结果.结果表明,水对受力岩石的力学效应与岩石中的含水状态是密切相关的,自然状态的砂岩、花岗闪长岩浸水后,其峰值强度和弹性模量随饱水度的增加而迅速衰减,当饱水度达到某一定值时,这两种岩石的峰值强度和弹性模量基本稳定下来;文中用函数Y=Aexp（-Bx）+C对实验结果进行了最小二乘法拟合.实验中求得水饱和状态和自然状态砂岩的泊松比并没有明显差异,说明在宏观上水对该种岩石受力变形的作用是各向同性的.通过10-5/s和10-4/s两种不同应变率试验,发现水对受力岩石的力学效应具有时间依赖性,这一特点说明仅从有效应力原理来考虑水对受力岩石的力学效应是不够的,而应考虑应力腐蚀这样复杂的过程.此外,大理岩的试验结果表明,水对受力的碳酸盐类岩石的作用机理是一个值得进一步探讨的问题,它与水对受力的含SiO2类岩石相比,可能存在差异. 相似文献
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目前钻孔应变观测一般为水平应变,使用无限岩石平板中的钻孔应力集中模型,可反演出水平应力场分布及变化.如果在此基础上加上垂向应力测量,就可反演出三维应力场分布.本文介绍的RZB型深井宽频带地形变综合观测系统的垂向应变测量单元,外钢筒为波纹管结构,并通过螺旋刻丝、热处理等技术,其垂向等效弹性模量比耦合水泥低一个数量级,同时垂向应变钢筒的水平向等效弹性模量高于垂向弹性模量一个数量级.垂向应变探头的力学结构可以被形象地看成是一个螺旋柱形弹簧,其轴向极易产生弹性形变,而水平向的硬度却得到了极大的加强,因此可在竖井中较为准确地测量轴向应变. 相似文献
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As a typical inherently anisotropic rock, layered sandstones can differ from each other in several aspects, including grain size, type of material, type of cementation, and degree of compaction. An experimental study is essential to obtain and convictive evidence to characterize the mechanical behavior of such rock. In this paper, the mechanical behavior of a layered sandstone from Xuzhou, China, is investigated under uniaxial compression and Brazilian test conditions. The loading tests are conducted on 7 sets of bedding inclinations, which are defined as the angle between the bedding plane and horizontal direction. The uniaxial compression strength (UCS) and elastic modulus values show an undulatory variation when the bedding inclination increases. The overall trend of the UCS and elastic modulus values with bedding inclination is decreasing. The BTS value decreases with respect to the bedding inclination and the overall trend of it is approximating a linear variation. The 3D digital high-speed camera images reveal that the failure and fracture of a specimen are related to the surface deformation. Layered sandstone tested under uniaxial compression does not show a typical failure mode, although shear slip along the bedding plane occurs at high bedding inclinations. Strain gauge readings during the Brazilian tests indicate that the normal stress on the bedding plane transforms from compression to tension as the bedding inclination increases. The stress parallel to the bedding plane in a rock material transforms from tension to compression and agrees well with the fracture patterns; “central fractures” occur at bedding inclinations of 0°–75°, “layer activation” occurs at high bedding inclinations of 75°–90°, and a combination of the two occurs at 75°. 相似文献
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荷载对钻孔应变测值影响的实验及力学解析 总被引：1，自引：0，他引：1
介绍了弦频钻孔应变仪和体积式应变仪二次地表荷载试验的结果。根据弹性力学的理论和方法,对钻孔地壳应变测量及荷载试验的力学模型、边界条件等予以简化,使得经典的集中力作用于半无限弹性体表面的布辛奈斯克(Boussinesq)解,可有条件地运用于钻孔应变测量中地表荷载变化问题的定量分析研究。所给出的实验方法、研究思路及计算方法等,对定量研究钻孔应变测量中的荷载干扰、研究岩石力学性质、制定台站钻孔应变观测技术标准及观测规范等具有一定意义。 相似文献
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钻孔耦合对体应变观测的影响分析 总被引：4，自引：0，他引：4
利用三层厚壁筒组合模型,给出不同类型体应变的相互转换关系,分析模型参数变化对3类体应变仪观测的影响。通过对全国60多个台站的体应变观测资料分析,发现钻孔的气压系数与潮汐因子无简单对应关系。利用固体潮标定不同台站的体应变到统一系统的体应变,结果表明,多数台站存在体应变潮汐因子观测值比理论值明显偏小现象,推测可能与钻孔存在非完全耦合有关。 相似文献