利用远震面波估计凉山州地震综合观测钻孔应变仪的耦合系数

分量钻孔应变观测中的耦合系数(A、B)对于定标应变观测量具有重要意义,本文通过中国地震科学实验场深井地震综合观测项目积累的地震仪与应变仪共点观测地震波资料,验证了钻孔应变观测面波标定方法的可行性.利用三个观测台站的多个远震记录,开展了多频点面波标定实验,所获取的耦合系数对比理论固体潮标定结果具有更好的稳定行和合理性.本文的研究结果表明,提高现有钻孔应变观测台站的采样率至不少于1 Hz,深入开展远震应变地震波和共点(或近场)地震仪的面波记录对比研究,有利于获取全频段的耦合系数结果,对于提高应变观测数据的准确度及其深入应用具有重要意义.

松辽盆地深部基底地应力状态:来自松科2井地应力实测数据的证据

松辽盆地基底内的地应力状态是地震等地质灾害研究、盆地动力学分析和油气资源开发利用等领域的重要基础数据。岩心非弹性应变恢复法是近年来发展起来的基于钻孔岩心的近原位三维地应力测量方法。本文将岩心非弹性应变恢复法应用于松辽盆地大陆科学钻探松科2井(SK-2)深部地应力测量,获得了松辽盆地基底内近6~7 km的三维地应力状态,结果表明盆地基底内(6646~6846 m)为走滑断层应力环境(σ_(H)>σ_(V)>σ_(h)),最大水平主应力方向为近E-W方向。盆地基底内的应力状态与盆地内及周边邻近区域的震源机制解(震源深度7~15 km)所反演的应力环境相吻合。盆地基底处于以E-W向近水平挤压为主导的构造应力场,这种应力状态的形成,可能为西太平洋板块NW向挤压运动背景下,受控于NE-NEE走向的依兰—伊通断裂和敦化—密山断裂右行走滑产生的次级应力场。研究结果对于认识区域构造应力场背景及松辽盆地的形成与演化过程具有重要参考价值。

气压、水位对榆树沟分量应变的影响特征及机制研究

应用相关性分析和小波分析方法,研究气压、水位与榆树沟分量应变之间的关系及影响机制,结果表明:(1)水位是榆树沟分量应变长周期变化的主要影响因素,尤其对分量应变EW、NE向影响较显著,表现为中高度线性负相关;2016—2018年EW向相位滞后水位约1 d,NE向相位滞后水位约8 d;2019—2021年EW向相位滞后水位约4 d,NE向相位滞后水位约7 d;(2)气压是分量应变短周期变化的主要影响因素,EW、NW向对其响应更为灵敏,表现为中高度线性负相关;EW向与气压不存在相位滞后,NW向相位滞后气压约55 min;(3)小波分析结果显示,气压对EW分量影响的显著频段为26~28 min、210~215 min,对NW分量影响的显著频段为26~28 min、211~214 min。

用测井资料计算地层应力

系统总结了计算水平地层应力的多孔弹性水平应变模型法、双轴应变模型法、莫尔 库仑应力模型法、一级压实模型、单轴应变经验关系模型、组合弹簧经验关系模型、葛氏地层应力经验关系模型和应力 速度关系模型。阐述了交叉偶极声波测井、地层倾角和微电阻率扫描双井径法确定水平主地应力方向的方法和应用时应注意的问题。列举了在石油勘探开发中的应用 。

复杂断块构造的地应力场研究——以海拉尔盆地贝尔凹陷希3断块为例

根据贝尔凹陷希3断块的井孔崩落资料以及差应变和波速各向异性法得到的地应力测量数据,采用有限元约束优化反演法,对希3断块的三维地应力场进行了模拟,探讨了断层对地应力场的影响以及断块构造的地应力分布特征.研究结果表明:断层附近的地应力分布主要受邻近断层的影响,且与扰乱程度、断层的几何尺寸和距离断层的远近等因素相关.不同类型断层的纵向延伸加剧了纵向上地应力场分布的复杂性.这一现象在单断式断块油气藏有所体现,在双断式、三断式以及断阶式断块油气藏中表现得尤为突出;断层对应力方向的扰动作用在弹性模量高的硬地层中更为剧烈.离散"点"的实测值不能全面反映断块构造应力场全貌,三维数值模拟是断块油气藏地应力场定量分析的有效手段.

大渡河水位变化对四川姑咱台钻孔应变观测影响的数值分析

四分量钻孔应变仪通过孔内4个方向的长期应变监测,有效记录地震、固体潮、长年变化等不同频率的地应力变化。然而,记录中也包含非构造应力因素的干扰,因此了解这些干扰形成的机理是一个重要的问题。四川省姑咱台位于陡峭的大渡河谷底部,不但记录到明显的年周期变化,应变量级达10^(-6),并且每年丰水期,钻孔应变观测到随水位的明显变化。通过弹性力学数值方法讨论河水水位变化对台站产生的应力。初步计算结果表明,姑咱大渡河水数米的涨落对姑咱台探头处产生kPa量级的应力。探头能够记录到水位变化的影响,一方面,说明钻孔应变计的确能够在野外条件下记录到微小应力变化,证明仪器具有很高的灵敏度;另一方面,表明在条件许可的情况下,钻孔应变仪台站选址应该避开陡峭河谷区域,才能减小非构造应力的干扰,突出记录构造应力变化,使观测能更好地应用于地震活动性的研究。

裂隙较发育岩体的地应力测量与研究

为了解决裂隙较发育岩体在常规地应力测试方法下难度较大、成功率较低的问题,分析研究了各种地应力测试方法在裂隙较发育岩体中的适用性。结果表明:钻孔孔底应变解除法可用于节理裂隙较为发育岩体的地应力测量,并在某水电站坝基柱状节理岩体中得到应用;采用该方法成功获得某水电站坝基柱状节理岩体的平面应力状态,并对3个不同方位的钻孔测试获得三维应力状态;通过坐标转换至各个钻孔坐标系下的应力结果与单孔孔底应力测试结果较为接近,不同方法的测试结果得到互相验证。故钻孔孔底应变解除法能较好地适用于诸如柱状节理等裂隙较发育岩体的地应力测量与研究之中,可供类似工程参考使用。

小孔径圆锥式孔底套芯应力解除法及试验研究

为测试地下空间原地应力状态,研发了小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的孔底应变计,并开展了室内岩样的加载、卸载实验,验证了其测试结果可靠性。首先对孔底应变套芯应力测试方法的原理进行了简要介绍;然后针对煤矿巷道、隧道硐室等地下空间小孔径钻孔情况下的原地应力的快速测量要求,研发了直径为47 mm的小孔径圆锥式孔底应变计,并研制了配套的圆锥形钻头;最后开展了室内真三轴试验机加载和卸载实验,依据我国主要地区的应力比情况,设计了24种加载、卸载工况的实验,并对实验结果进行了分析处理。实验研究表明:研制的小孔径圆锥式孔底应变计可以方便的实现孔底安装与黏接;应用该应变计和多通道数字应变仪可以连续记录到加、卸载过程中的应变变化;依据记录的加载、卸载稳定阶段应变值,结合圆锥式孔底套芯应力解除测试方法的原理,采用MATLAB程序开展最小二乘求解可以反演得到施加的应力量值;通过室内12组不同应力比的加、卸载实验,得到24组应力反演结果,其相对误差绝对值均在50%以内,平均相对误差(绝对值)在18%以内,其中,S_(1)平均相对误差(绝对值)在17%左右,S_(2)平均相对误差(绝对值)在18%左右。通过实验研究,验证了该方法的可行性,为小孔径圆锥式孔底套芯地应力测试的应用与推广提供了理论及室内实验支撑。

广西岩滩水电站地下厂房区地应力测试与分析

采用水压致裂法和钻孔孔壁应变测量法两种测量方法对广西岩滩电站二期工程地下厂房区进行了地应力量测。通过对实测资料进行比较和分析认为:两种方法测量的成果一致性较好;岩滩电站二期工程地下厂房区处于一般应力水平;受复杂地质构造影响,地下厂房区存在构造应力痕迹;地下厂房轴线与最大主应力σH方向为小角度相交,地应力场对厂房洞室稳定有利;地应力场对地下厂房稳定性的影响有限。

应变-水位相关斜率异常与地震的关系研究

利用回归分析求解乌鲁木齐台同一钻孔内应变和水位的相关斜率，并用筛选法方差判定其异常，研究相关斜率和地震的关系。结果表明： ①４ 个元件同时出现相关斜率异常时有震率高；②相关斜率正异常映震效果好；③相关斜率属短临异常范畴；④相关斜率异常映震能力具有地区差异性。

多面函数法在钻孔应变时序资料处理中的应用

基于现有的钻孔应变连续观测资料,将多面函数拟合法应用于时序资料的处理,讨论了核函数选择不同参数对于拟合效果的影响,得到了最优的拟合结果并分析了其反映的原始数据的物理内涵及应用方向,同时与多项式拟合法的拟合结果进行了简要对比。

低应变反射波法结合钻芯法检测钻孔灌注桩桩身质量

低应变反射波法具有快速、简便和费用低廉等优点,但同时又存在检测结论不全面、不定量,可靠性低等缺点;而钻芯法具有科学、直观、精确等优点,但它却存在速度慢、实施难、费用高等缺点。如果将两种检测方法巧妙地结合起来进行,既节约检测成本,又能可靠全面地反应钻孔灌注桩桩身质量.

钻孔应变观测原位标定方法研究进展

钻孔应变观测的原位标定是制约钻孔应变定量观测理论与技术发展的基础性问题。为推进钻孔应变观测在地球动力学研究中的应用,从标定模型、参考应变信号等方面系统总结钻孔应变观测原位标定方法研究的最新进展,指出钻孔应变观测原位标定中存在的主要问题,并展望今后的发展方向。

三山岛金矿矿区地应力分布特征

采用套孔应力解除法和完全温度补偿的空心包体应变技术对三山岛金矿-750 m水平及以上9个水平进行了地应力实测,获得了该矿区-750 m及以上各水平的13个测点的主应力大小及方向。根据矿区地质构造特征及地应力测量结果的分析,得出了该矿区地应力分布的基本规律,即:矿区以构造应力为主导,最大水平主应力方向与区域地质构造应力场基本一致,最大水平主应力和最小水平主应力的差值较大,不利于保持巷道围岩稳定性。上述分析对于该矿山合理规划巷道布局以及进行围岩支护有一定的参考价值。

预应力管桩多种检测方法判定桩身完整性

目前检测预应力管桩运用最为广泛的是低应变反射波法,必要时需采用其他检测方法验证后综合判定。通过对多个工程实例从试验结果、原因分析、处理措施等方面进行分析讨论,说明采用多种检测方法判定预应力管桩桩身完整性的必要。低应变反射波法对桩身完整性只能定性,在实际运用中要仔细研究数据并及时分析原因,必要时可结合多种检测方法,避免误判或漏判。

钻孔法测大型构件焊接残余应力试验的误差分析与优化

钻孔法理论体系完备,是目前最常用的残余应力测量方法,但试验参数的选择会直接影响测量结果的准确性。文中结合理论与试验研究了钻孔法测量时的贴片时间、应变取值时间对其误差的影响。首先建立了有限元模型,采用顺序热力耦合的方法计算了残余应力的分布情况,进而选取了3条残余应力水平不同的测试路径,采用钻孔法测试3条路径下不同贴片时间、应变取值时间的残余应力结果,并对结果进行回归分析,得到误差和2种因素间的数学关系。结果表明,在同等条件下,通过控制贴片时间t_(p),误差控制效果更优,当误差在10%以内时,贴片时间t_(p)选取50.31 min,应变取值时间t_(e)选取24.12 min,为该误差下的最优时间参数。文中所用方法和结论,可为地铁枕梁等大型构件及相似结构的钻孔法焊接残余应力测量提供优化方法、思路,在保证测量精度的同时大幅提高试验效率。

螺锁式连接预应力混凝土异型管桩桩身完整性检测分析

螺锁式连接预应力混凝土异型管桩的应用分为单桩、单桩与柔性桩相结合形成复合桩2种形式,因该桩型桩身截面不均且接桩采用机械连接存在明显接缝,复合桩中的柔性桩对桩身阻抗亦存在影响,采用传统低应变法检测桩身完整性存在一定的局限。为准确检测该桩型的桩身完整性,结合施工工艺及场地环境对桩身完整性的影响,采用低应变法进行桩身完整性普测,分析单桩和复合桩的低应变实测信号特征,并在此基础上用孔内摄像法及静载法进行验证,研究总结出该桩型科学有效的桩身完整性检测方法,为其质量验收和评定提供重要依据。

松散层沉降光纤光栅监测的应变传递及其工程应用

为了研究深部厚松散层失水沉降变形特征,建立光纤光栅–胶结层–封装材料及传感器封装材料–钻孔封孔材料–松散层的应变传递计算模型。通过对光纤光栅应变与松散层应变的传递分析,指出前人应变传递理论中所推导的公式不适用于松散层监测的应变计算,由此给出钻孔植入光纤光栅传感器的松散层应变传递计算模型,并分析影响松散层应变传递的因素,指出封孔材料弹性模量在8~15 GPa范围内时可以得到较高应变传递率。针对某矿松散层12个层位安装的24个光纤光栅传感器,采用该模型得出92.40~148.69 m范围内松散层变形沉降的应变监测结果。工程实践表明,该煤矿松散层埋深97.56~104.33,141.94~144.88 m处为最易出现压应力集中的区域,这与煤矿的实际情况、采用相关方法监测的结果基本一致。光纤光栅应变传递理论研究对推动光纤传感技术发展及其工程应用具有重要实践意义。

基于FBG的钻孔应变传感器研制

为了监测地壳内部的微应力应变,设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的钻孔应变传感器。结合FBG的传感原理,通过有限元分析,构建出曲边三角形的传感应变结构,并根据其传感特点进行相应的封装。使用参考光栅法,在应变片上粘贴两支FBG,在一支FBG测量应变的同时另一支FBG对其进行温度补偿,解决了FBG对温度和应变同时敏感的问题。为了模拟传感器在钻孔中的环境,建立了微应变测试平台。实验结果表明,研制的钻孔应变传感器的灵敏度为0.092 3pm/με,且具有较大的增敏空间。

孔内摄像法在PHC管桩桩身质量检测中的应用

PHC管桩在我国地基处理工程中应用广泛,但施工时会产生不同程度的桩身质量问题,需要合理的检测手段对桩身质量进行检测。该文结合工程实例,介绍了孔内摄像法在PHC管桩检测中的应用。在工程检测过程中,首先采用低应变法和静载荷试验检测PHC管桩桩身质量,但检测结果出现了明显不一致,无法对桩身质量进行判定,而后采用孔内摄像法进行复检,可以直观地获得桩身缺陷的具体情况,实现了桩身质量的准确评价。孔内摄像技术可以在PHC管桩桩身检测中得到更广泛的应用。