初始应力的组成与计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 地应力的计算方法,图6-1 岩体自重垂直应力,1、垂向地应力确定方法,垂向地应力是由上覆地层重力引起的，它是随着地层密度和深度而变化的，因此可用密度测井资料来求出垂向地应力：,式中：,H,为地层埋藏深度；为地层密度随地层深度变化的函数；,g,为重力加速度。,由密度测井曲线我们可以求出某一井段的平均密度。所以也可以用分段求和的方法来计算：,上式就是金尼克模型。,2、水平地应力确定方法,（1）两向相等地应力计算方法,金尼克模型。,假设地层在沉积过程中水平方向的变形受到限制，应变为零，水平方向上的应力是由上覆岩层重力产生的，则。因此，根据虎克定律,有：,岩体假定处于弹性状态,由,推出,得：,岩体由多层不同性质岩层组成时,(图6-2),第,j,层应力：,图6-2自重垂直应力分布,Mattews,和,Kelly,模型：,在金尼克模型的基础上，,Mattews,和,Kelly,提出了考虑孔隙压力的水平地应力计算模型,Mattews,和,Kelly,模型：,此模型认为,Ki,是常数，不随深度而变化。,Terzaghi,根据模型,Terzaghi,根据井壁处岩石应力分布，以及多孔弹性理论，假定地层是线弹性的各向同性的孔隙介质，以及有效地应力定义，计算水平地应力用如下方程：,上式,称,为,Terzaghi,模型。与,Mattews,和,Kelly,模型不同之处是垂向应力梯度随深度而变化，将,K,i,具体化为,Newbery,模型,后来有人将构造应力考虑进来，认为水平地应力除了重力引起的外，还有构造运动引起的，但认为水平方向的构造应力在各个方向相等，得出以下地应力模型计算模型：,从上面的几个模型来看，都认为水平方向的两个主应力是相等的，但实际情况绝大多数并非如此，都存在构造应力。,上面公式是在假设地层各个方向上的构造应力相等时的计算方法，但实际上大多数情况并非如此，构造应力在各个方向上都基本存在，而且是不相等的，石油大学的黄荣樽教授在多年研究基础上得出了以下表示地应力大小的关系式：,（2）两向不相等地应力计算方法,式中：和 为反应两个水平方向上构造应力大小的两个常数，对于给定的地区是一个定值，但因地区而异；为岩石静态泊松比。,图63 地形对初应力的影响,3、影响岩体初应力状态的其它因素,（,1）地形-自重的减小或增大,（2）地质条件对初应力的影响。,图6-4背斜褶曲对地应力的影响,图6-5 断层对地应力的影响,（3）水压力、热应力,孔隙水压力、流动水压力(影响小，可不计),、,静水压力（悬浮作用）热膨冷缩在岩体中产生热应力。地温升高会使岩体内地应力增加，一般地温梯度：岩体的体膨胀系数：，岩体弹模,E=10,4,MPa,；,地温梯度引起的温度应力约为：,z-,深度/,m。,温度应力是同深度的垂直应力的1/9，并呈静水压力状态。,返回,