本文選題：ASR地應力測量 + 非彈性應變恢復柔量�。� 參考：《中國地質(zhì)科學院》2014年博士論文

【摘要】：ASR法是近年發(fā)展起來的三維地應力測量方法。5.12汶川地震后,我國首次引進ASR方法用于科學鉆孔的原地應力測量。ASR方法中非彈性應變恢復柔量如何確定,巖石的熱膨脹系數(shù)及溫度變化對ASR法測試結果的影響,ASR法測試結果的可靠性等問題是需要深入實驗和研究的重要問題,它將影響ASR方法的深入發(fā)展和廣泛應用。本文在梳理國內(nèi)外原地應力測試方法研究現(xiàn)狀的基礎上,詳細介紹了ASR地應力測試方法的理論背景、發(fā)展歷程和應用實例等,重點開展了巖石非彈性應變恢復柔量和巖石熱膨脹系數(shù)實驗研究,并以汶川地震科學鉆孔ASR地應力測量結果為例,分析了ASR地應力測試方法的可靠性及影響因素,取得的主要進展和成果如下： 1.在回顧國內(nèi)外原地應力測試方法研究現(xiàn)狀的基礎上,系統(tǒng)梳理了ASR地應力測量方法的原理、測試設備及流程,給出了詳細的數(shù)據(jù)處理方法及相關函數(shù)表達。指出巖石為均質(zhì)且各向同性粘彈性材料的前提下,測試材料和設備的精度及長期穩(wěn)定性是決定測試結果好壞的關鍵。 2.非彈性應變恢復柔量是ASR地應力測試方法中確定原地應力大小的關鍵參數(shù)。單軸應力條件下ASR柔量實驗結果表明不同巖石的ASR柔量實驗結果不同,且剪切模式ASR柔量大于體積模式,剪切與體積模式非彈性應變恢復柔量的比值隨時間的增加逐漸趨于較小的變化范圍。ASR柔量與單軸抗壓強度、彈性模量等常規(guī)巖石力學參數(shù)之間符合指數(shù)函數(shù)關系,在一定條件下,巖石的ASR柔量可通過常規(guī)巖石力學參數(shù)進行估算。 3.溫度變化及巖石的熱膨脹系數(shù)是影響巖石非彈性恢復應變測量結果的主要因索。建立了高精度中低溫巖石熱膨脹系數(shù)測試系統(tǒng),開展了0～60℃條件下不同巖石的熱膨脹系數(shù)實驗研究,確定了8種不同巖石的熱膨脹系數(shù)的變化范圍為5.3～8.7×10-6/℃之間。實驗結果為分析ASR地應力測試方法中溫度影響研究提供了基礎數(shù)據(jù),表明溫度對ASR地應力測量結果的影響不容忽視。1℃的溫度變化將引起約5～9個微應變的測量誤差,保證溫度引起的誤差小于1個微應變,ASR測量過程中的溫度波動應不大于±0.1℃。同時分析了樣品溫度平衡穩(wěn)定過程等對ASR地應力測試結果的影響。 4.以ASR法在汶川地震斷裂帶科學鉆孔中的成功應用為例,分析了WFSD-1鉆孔原地應力大小及方向隨深度的變化規(guī)律。在424～1173m深度范圍內(nèi)最大主應力介于10.8～45.7MPa之間,中間主應力介于10.4～29.4MPa之間,最小主應力介于6～26MPa之間,最大主應力優(yōu)勢方向為NW51°。ASR法測試結果與其它方法獲取的地應力測試結果基本吻合。對同一巖芯開展了ASR變形測量及ASR柔量實驗,討論了ASR柔量對測試結果的影響。結果表明非彈性應變恢復柔量比值(Jas/Jav=2.9)與通常假設(Jas/Jav=2)條件下最大、中間和最小主應力的誤差分別為6.3%、5.0%、4.0%。分析了非彈性應變恢復柔量比值(Jas/Jav)與上應力大小之間的對應關系。 5.總結了時間、溫度、巖芯定向等因素對ASR法地應力測量結果的影響,對ASR地應力測試方法的測試精度和可靠性進行了總體評價,結果表明現(xiàn)場測試使用相對均質(zhì)且各向同性巖芯,測量中進行恒溫控制,并采用巖芯掃描和測井進行定陽,主應力大小及方陽的誤差可控制在±10%以內(nèi)。 ASR法同其他地應力測試方法相比,具有成本低、效率高、適應應性強、且無測量深度限制等優(yōu)點,只要能夠取地下深部的定向巖芯.即可進行地應力測量并取得可靠實測數(shù)據(jù)：ASR方法將在地殼深部資源開發(fā)、地下空間利用及地球動力學研究中具有廣泛的應用前景。
[Abstract]:The ASR method is a three - dimensional crustal stress measurement method developed in recent years . After 5.12 Wenchuan earthquake , China first introduced the ASR method to measure the original geostress of the scientific borehole .

1 . On the basis of reviewing the current research situation of the original geostress test method at home and abroad , the principle , test equipment and flow of the method for measuring the stress of ASR are reviewed , and the detailed data processing method and relevant function expression are given . The accuracy and long - term stability of the test materials and equipment are the key to determine the test result .

2 . The non - elastic strain recovery compliance is the key parameter for determining the original geostress magnitude in the ASR stress test method . The experimental results of ASR flexibility under uniaxial stress show that the experimental results of ASR flexibility of different rocks are different , and the ratio of non - elastic strain recovery compliance of shear mode and volume pattern tends to be smaller over time . The ASR compliance is consistent with the exponential function between regular rock mechanics parameters such as uniaxial compressive strength and elastic modulus . Under certain conditions , the ASR compliance of rock can be estimated by conventional rock mechanics parameters .

3 . The temperature change and the thermal expansion coefficient of rock are the main factors that influence the non - elastic recovery strain measurement of rock . The thermal expansion coefficient test system of low temperature rock in high precision is established . The experimental results show that the influence of temperature on the measurement results of ASR is 5.3 锝，

本文編號：1787776