地应力计算模式范文
地应力计算模式
（3-37）
该 模式认 为地下岩层的地应力主要由 上覆 岩层 压 力和 水平 方向 的构造应力 产生，在同一断块内，系数β1、β2 为常数，即构造应力与垂向有效应力成正比。 该模式考虑了构造应力的影响，可以解释在我国更常见的三向应力不等且最 大水平应力大于垂向应力的现象，但该模式没有考虑岩石刚性对水平地应力的影 响，对不同岩性岩石中的地应力的差别考虑不充分。
V
α T E∆T 1 −ν
1− ν
④孔隙压力的贡献： 1 − 2 ν α P P ⑤地层剥蚀的影响：△ σ h 和△ σ H 式中：σV、σh、σH 分别为垂向应力、最小水平应力和最大水平应力；ν、 E、αT、α分别为地层岩石的泊松比、杨氏模量、热膨胀系数和有效应力系数； H、Pp、ΔT 分别为地层的深度、计算深度处的地层孔隙压力和地层温度的改变； g、h、ρ分别为重力加速度、深度变量和地层密度；Kh、KH 分别为最小水平地 应力、最大水平地应力方向的构造应力系数，在同一断块内可视为常数；Δσh、 ΔσH 分别为考虑地层剥蚀的最小和最大水平地应力附加量，在同一断块内可视 为常数。 该模式有如下几个特点： （1）考虑因素比较全面。包括了上覆岩层重量、地层孔隙压力、地层岩石 的泊松比和杨氏模量、地层温度变化、构造应力对水平地应力的影响。 （2）适用范围广，适用于三向地应力不等的地区。而且，不但适用于水力 压裂裂缝为垂直裂缝的情况，也适用于水力压裂裂缝为水平裂缝的情况。 （3）模式中各参数物理含义明确，并有一定的理论基础。 （4）比较符合地应力分布规律：
当不考虑地层温度变化时，模式变得很简单∶
H σ V = ∫0 ρ ( h) gdh ν 垂直裂缝∶ + β 1 G〕 (σ v − αPp ) （ σ h = 1 −ν ν σ H = （ + β 2 G〕 (σ v − αPp ) 1 −ν
地应力的计算
地应力的计算《地壳应力随深度的变化规律》1.水平主应力值随深度的增加而增加，通常比覆盖层静压大几倍，且远大于视岩休为弹性介质的侧向约束，即按计算水平应力(式中为泊松比，为岩石密度，为重力加速度， Z 为深度)。
地壳中水平应力的另一个特点是其各向异性。
也就是说，两个水平主应力(最大水平主应力) 及 (最小水平主应力) 的大小很少是相等的。
根据我们的观测结果，在中国大陆地壳中，最小与最大水平主应力的比值为0.3 一0.7 的约占70%，即一般最大水平主应力是最小水平主应力的1.4 一3.3倍。
最大水平主应力与最小水平主应力随深度变化的梯度在不同地区是不同的。
《地壳应力在低渗裂缝砂岩油田开发中的应用》水平主应力的总和与测点深度的关系式为：:式中—水平最大主应力，MPa；—水平最小主应力，MPa；—测点深度，m；—地面岩石中水平主应力的总和，MPa；—应力梯度，MPa套管抗外挤强度，注水后，注入水窜入泥岩层诱发地应力在井壁产生周向应力。
计算公式为：，最大最小周向应力。
在压裂施工中，当井内压裂液的压力升高到一定数值时，油层即发生破裂，这时油层承受的净压力，称为油层的破裂压力, 表达式:—油层破裂压力，MPa；，—油层最小、最大水平主应力，MPa；—油层岩石抗张强度，MPa；—油层孔隙压力，MPa；当停止泵入压裂液，最小主应力将迫使裂缝闭合，当裂缝刚刚张开或恰恰没有闭合时，裂缝中压裂液所承受的净压力称为闭合压力，它近似等于油层的最小主应力。
《地形条件对大安山井田地应力的影响》《断层活动与原地应力状态》——李方全如果沿断层面的剪应力等于阻碍滑动的摩擦阻力时,在断层面上就会发生摩擦滑动,这就是库伦准则。
也可用主应力来改写库伦准则,井引入有效应力概念。
对于方位合适的断层面,最大、最小有效主应力之比可表示为摩擦系数µ的函数若最大、最小有效主应力(式中为孔隙压力)之比小于此值,则断层稳定,不发生滑动.如果比值等于此值,就会在方位合适的断层上发生滑动。
地应力平衡【范本模板】
ABAQUS地应力平衡：进行地应力平衡的原因陈述如下:我们建立的几何模型一般都和工程实际情况一致，例如边坡的几何模型与边坡实际尺寸相一致。
但是由于边坡的沉降和徐变作用，可以想像到，现在的边坡应该是由一个体积更大的原始边坡在很久以前由于受到重力作用和边界约束条件，逐渐形成了现今的边坡形态.但是对于那个原始的边坡形态，我们不得而知.假如能准确知晓,我们就能够建立原始边坡的几何模型，接着对边坡施加重力和边界条件，受力后边坡形态应该和现在的边坡相一致，其内力就是初始应力场（地应力)，这样就不用专门施加地应力了。
但现实情况是我们不能知晓原始边坡的形态.现在的边坡几何模型就是其实际形态，受力之后将会变成一个与现状不一致的边坡，这不符合现在的实际情况。
如果我们计算出现今边坡的内力，并将其作为边坡的初始应力场，再去和外力平衡，这样我们建立的模型就和现实边坡情况相一致了。
对于涉及开挖、回填的动态岩土工程问题,地应力平衡是正确模拟施工过程的前提条件。
初始应力的加载必须满足地应力平衡,而地应力平衡就是为了使地基仅存在初始应力，而不存在初始应变。
当地基自重是产生地应力场的主要因素时，重力是外力，初始应力场是内力，将提取出的内力施加于模型后再施加重力，此时内力和外力平衡，该状态就是工程建设的初始状态.在表面水平的情况下，ABAQUS中初始地应力场的平衡一般只和密度有关，土体的密度一样,平衡的效果就好,别的参数对地应力平衡的结果影响很小.对于表面不平的情况,尽量通过inp文件导入初始应力的方法进行地应力平衡。
ABAQUS中进行地应力平衡的时间点的选择十分重要，地应力平衡是指在工程建设之前，地表的位移应为零, 而土体的应力却存在。
也就是说不管土体原来的样子如何（例如高山, 河流，丘陵, 平原等），进行地应力平衡的正确时间点应当是在我们对它做任何扰动之前.具体采取的办法如下所述,我们对所建立的边坡几何模型施加和实际模型一致的重力和边界条件，得到变形以后边坡的内力，变形后边坡形状和原始边坡略有不同,其内力可近似作为现状边坡的内力,将其作为初始应力施加于现在的边坡中，接着施加外力(重力）来平衡初始应力，这样就建立了一个与现今边坡形态基本相同的边坡模型,这样之后的分析计算才是符合实际的。
地应力
分层地应力分析评价技术用于油气田开发分层地应力分析评价技术可有效地指导压裂设计、注水方案设计等工作,有重要的研究意义。
目前,人们已提出了多种地应力模式,本文在理论分析和资料调研的基础上,提出了一新的地应力模式。
利用理论研究成果,开发了分层地应力分析评价软件,介绍了软件的主要功能模块,软件的计算精度满足了工程设计的需要,与测试结果吻合程度较高,对方案设计具有一定的指导意义。
地应力的研究与分析分析地应力的成因和确定的方法,确保重大土木工程前期和施工的安全进行。
地质力学模型试验技术的进展根据长江科学院2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。
认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。
地质力学模型试验技术的进展根据长江科学院2 0多年来地质力学模型试验的经验和国内外的发展现状,分别从相似原理、模型材料选择、关键模拟技术和在不同工程地质问题中的应用等方面介绍了地质力学模型试验技术的特点及发展趋势。
认为地质力学模型试验技术应向深度(即模拟和量测技术)和广度方向发展,在发现新的力学机理和验证数学模型等方面有广泛的应用前景。
地应力测量方法研究综述对于深埋岩石工程,岩体的地应力状态直接关系到工程和区域的稳定性.通过收集大量的国内外有关地应力的研究资料,回顾了地应力测量的发展历程,总结了各种地应力测量方法的适用范围,基于今后岩石工程所呈现的新特点和新问题,探讨了地应力测量的发展趋势.岩体地应力及其测量方法综述岩体中的地应力场是一个具有三维空间的复杂应力场,它的大小和分布规律受岩体自重、地质构造运动、地形地貌及剥蚀作用等多种因素的影响,选择合理有效的地应力测量方法对地应力场的测量至关重要。
作者对地应力的分布规律、影响因素、地应力测量前后应考虑的问题进行分析,对几种常用的地应力测量方法进行对比,对地应力测量研究中的主要问题进行分析。
基于断层摩擦强度的地应力计算模型
基于断层摩擦强度的地应力计算模型丁九龙;孟召平;徐文娟;张娟【摘要】浅部断层附近的应力状态是影响地下硐室工程和石油勘探与开发的重要影响因素,浅部断层附近的岩石因构造运动处于弱胶结状态,常规的地应力测量方法在该处测量存在误差较大、成本较高、周期较长等不足.为此,本文在莫尔-库仑强度理论基础上,系统分析了断层附近的应力方向、断层摩擦系数定量化计算及断层摩擦强度之间的关系.文章最后将该地应力计算模型应用于成庄区域,与实测地应力吻合较好.研究结果对于地应力计算及油气田的安全高效生产具有指导意义.%The in-situ stress near the shallow faults is an important factor affecting underground chamber engineering and or oil exploration and development.Due to the tectonic movements,the shallow fault rocks are in weak cemented state.The conventional methods for measuring in-situ stress exist the deficiencies such as larger error,higher cost,longer cycle and so on.Based on the Mohr-Coulomb strength theory,this paper systematically analyzes the relationship of the in-situ stress near faults,the fault friction coefficient calculation and fault frictional strength.Finally,the in-situ stress model is applied to calculate the stress of Chengzhuang region.The results coincide with the measured results.The results have important implications for stress calculation,and efficient product of oil and gas.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2017(025)002【总页数】7页(P504-510)【关键词】断层摩擦强度;摩擦系数;地应力【作者】丁九龙;孟召平;徐文娟;张娟【作者单位】西安理工大学土木建筑工程学院西安710048;中国矿业大学(北京)地测学院北京100083;西北农林科技大学经济管理学院杨凌712100;中国矿业大学(北京)地测学院北京100083【正文语种】中文【中图分类】P642.27地下硐室开挖过程中，断层因其为软弱面而产生坍塌、透水等工程事故。
地应力计算公式范文
地应力计算公式范文地应力是指地下岩体受到的应力状态，地应力主要由地球内部的重力、地壳的厚度和岩石本身的力学特性等因素所决定。
在地质勘探和地下工程中，准确地计算和了解地应力的分布和变化对于工程设计和施工具有重要意义。
本文介绍了地应力的计算公式及其推导过程，并对地应力的影响因素进行了简要讨论。
地应力的计算公式可以通过应力平衡方程来推导得到。
应力平衡方程可以表示为：∂σ_xx/∂x + ∂τ_xy/∂y + ∂τ_xz/∂z + F_x = 0 (1)∂τ_xy/∂x + ∂σ_yy/∂y + ∂τ_yz/∂z + F_y = 0 (2)∂τ_xz/∂x + ∂τ_yz/∂y + ∂σ_zz/∂z + F_z = 0 (3)其中，σ_xx、σ_yy和σ_zz分别代表岩体在x、y和z三个方向上的正应力；τ_xy、τ_xz和τ_yz分别代表岩体在xy、xz和yz平面上的剪应力；F_x、F_y和F_z分别代表岩体受到的体力。
有了这个应力平衡方程，我们可以得到一系列求解地应力的计算公式。
根据岩石力学理论，我们可以假设岩体处于弹性状态，即应力与应变之间存在线性关系。
根据胡克定律，我们可以将应力表示为应变的线性函数：σ_xx = E(ε_xx + v(ε_yy+ε_zz)) (4)σ_yy = E(ε_yy + v(ε_xx+ε_zz)) (5)σ_zz = E(ε_zz + v(ε_xx+ε_yy)) (6)τ_xy = 2Gγ_xy (7)τ_xz = 2Gγ_xz (8)τ_yz = 2Gγ_yz (9)其中，E代表岩石的弹性模量，G代表岩石的剪切模量，v代表泊松比，ε_xx、ε_yy和ε_zz分别代表岩体在x、y和z三个方向上的应变，γ_xy、γ_xz和γ_yz分别代表岩体在xy、xz和yz平面上的剪应变。
根据以上公式，结合应力平衡方程，就可以计算出地应力的大小和分布。
具体的计算步骤如下：1.假设每个方向上的应变分布情况，并通过实际野外或实验数据进行验证。
地应力的计算
地应力的计算《地壳应力随深度的变化规律》1.水平主应力值随深度的增加而增加，通常比覆盖层静压大几倍，且远大于视岩休为弹性介质的侧向约束，即按计算水平应力(式中为泊松比，为岩石密度，为重力加速度， Z 为深度)。
地壳中水平应力的另一个特点是其各向异性。
也就是说，两个水平主应力(最大水平主应力) 及 (最小水平主应力) 的大小很少是相等的。
根据我们的观测结果，在中国大陆地壳中，最小与最大水平主应力的比值为0.3 一0.7 的约占70%，即一般最大水平主应力是最小水平主应力的1.4 一3.3倍。
最大水平主应力与最小水平主应力随深度变化的梯度在不同地区是不同的。
《地壳应力在低渗裂缝砂岩油田开发中的应用》水平主应力的总和与测点深度的关系式为：:式中—水平最大主应力，MPa；—水平最小主应力，MPa；—测点深度，m；—地面岩石中水平主应力的总和，MPa；—应力梯度，MPa套管抗外挤强度，注水后，注入水窜入泥岩层诱发地应力在井壁产生周向应力。
计算公式为：，最大最小周向应力。
在压裂施工中，当井内压裂液的压力升高到一定数值时，油层即发生破裂，这时油层承受的净压力，称为油层的破裂压力, 表达式:—油层破裂压力，MPa；，—油层最小、最大水平主应力，MPa；—油层岩石抗张强度，MPa；—油层孔隙压力，MPa；当停止泵入压裂液，最小主应力将迫使裂缝闭合，当裂缝刚刚张开或恰恰没有闭合时，裂缝中压裂液所承受的净压力称为闭合压力，它近似等于油层的最小主应力。
《地形条件对大安山井田地应力的影响》《断层活动与原地应力状态》——李方全如果沿断层面的剪应力等于阻碍滑动的摩擦阻力时,在断层面上就会发生摩擦滑动,这就是库伦准则。
也可用主应力来改写库伦准则,井引入有效应力概念。
对于方位合适的断层面,最大、最小有效主应力之比可表示为摩擦系数µ的函数若最大、最小有效主应力(式中为孔隙压力)之比小于此值,则断层稳定,不发生滑动.如果比值等于此值,就会在方位合适的断层上发生滑动。
06地应力测量及计算
06地应力测量及计算地应力是指地壳内部的应力状态。
测量和计算地应力是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、本文将介绍地应力的测量方法和计算方法。
地应力测量方法主要有三种：地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。
地应力测量仪是一种常用的测量地应力的方法。
它通过在地下埋设一根压力计，测量地应力的大小和方向。
常用的地应力测量仪有压力孔测量仪、普鲁茨钻杆测量仪和磁性差压计。
压力孔测量仪是一种通过安装于孔底的支撑杆和压力计来测量地应力的方法。
普鲁茨钻杆测量仪是一种通过在孔内装置一个强弹簧的测量仪器，通过测量弹簧的变形来推断地应力的大小和方向。
磁性差压计是一种通过测量磁场的变化来推断地应力的方法。
另一种常用的地应力测量方法是孔隙压力测量仪。
它是一种通过在井孔内测量孔隙压力变化来推断地应力的大小和方向的方法。
这种测量方法一般适用于石油地质勘探和地震地质研究。
它通过在井孔内安装一根测井电缆和压力传感器来测量孔隙压力变化，然后通过杨氏模量和泊松比等参数来计算地应力的大小和方向。
地关锚力计是一种通过测量地下锚杆的受力情况来推断地应力的大小和方向的方法。
它通过在地下锚杆上安装应变测量装置和载荷传感器来测量地区承受的力的大小和方向。
地关锚力计主要用于矿山、隧道和岩土工程领域。
地应力的计算方法有两种：经验计算法和数值计算法。
经验计算法是根据经验公式和经验数据来计算地应力的大小和方向。
常用的经验公式有Kirsch公式、帕斯卡公式和修正Bjerrum公式。
这些公式基于土岩力学理论和实际工程经验推导出来，可以快速计算地应力的大小和方向。
数值计算法是通过建立地应力的数值模型来计算地应力的大小和方向。
常用的数值计算方法有有限元法、有限差分法和边界元法。
这些方法可以利用计算机进行计算，通过建立地下的有限元网格或差分网格来模拟地下结构和地应力，从而计算地应力的大小和方向。
综上所述，地应力的测量和计算是地下工程设计、开采矿山和岩石力学研究的重要内容之一、地应力的测量方法主要包括地应力测量仪、孔隙压力测量仪和地关锚力计。
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地应力计算模式范文
地应力是指地壳内部的应力状态。
地球内部存在着各种形式的应力，
包括垂直应力、剪切应力和水平应力等。
地震是地壳内部应力的释放过程，深入研究地应力对于地震研究和地震灾害的防治具有重要意义。
地应力的计算模式主要有三种：力学平衡模型、物理力学模型和地震
应力触发模型。
一、力学平衡模型（Stress Equilibrium Model）
力学平衡模型是通过解析方法建立地应力场的数学模型。
这种模型认
为地壳内部的应力分布可以通过静态平衡方程来描述。
假设地壳是一个平
衡的弹性体，地应力服从胡克定律，即地壳的应变与地应力呈线性关系。
力学平衡模型的基本步骤如下：
1.建立地壳的几何模型：将地壳划分为有限个体元，每个体元用点来
表示。
2.法向力平衡条件：对于每个体元，应满足法向力平衡条件，即所有
作用在该体元上的力在法向上的分量之和为零。
3.切向力平衡条件：对于每个体元，应满足切向力平衡条件，即所有
作用在该体元上的力在切向上的分量之和为零。
4.边界条件：给定地震带或地下工程的边界条件，如地震断层的几何
形状、边界处的应力状态等。
5.解方程组：通过求解上述方程组，可以得到整个地壳内的应力场分布。
二、物理力学模型（Physical Mechanics Model）
物理力学模型是通过物理实验和观测数据来研究地应力的模型。
这种
模型主要是基于各种物理力学实验，如孔隙水压实验、地应力测量实验等。
通过这些实验数据，可以得到地壳内部的物理参数，从而建立地应力的计
算模型。
物理力学模型的基本步骤如下：
1.采集观测数据：包括孔隙水压、地应力大小和方向、地质构造等数据。
2.建立模型：通过观测数据建立地壳内部的物理力学模型。
3.参数估计：根据观测数据，利用统计方法估计地壳内部的物理参数，如岩石的弹性模量、体积模量等。
4.模拟实验：根据建立的物理模型和估计的物理参数，进行一系列的
物理实验，如孔隙水压变化实验、地应力变化实验等。
5.模型验证：通过比较实验结果与观测数据，验证物理力学模型的准
确性。
三、地震应力触发模型（Earthquake Stress Triggering Model）
地震应力触发模型是指地震引发另一次地震的机制和模型。
这种模型
主要是通过解析地震的应力场分布来分析地震的触发机制，以及已发生地
震对周围地区地应力的影响。
地震应力触发模型的基本步骤如下：
1.地震震源参数确定：包括地震的震源深度、震源断层的几何形状、断层的滑动速度等。
2.地震应力场计算：根据震源参数和已知的地应力分布，计算地震发生时的应力场分布。
3.应力变化计算：根据地震应力场的计算结果，计算地震带或地下工程的周围地区的应力变化情况。
4.应力触发判据：根据已有的触发判据，判断周围地区的地应力变化是否超过触发阈值。
5.触发效应评估：根据触发判据的结果，评估地震的触发效应，包括触发的地震规模、触发的地震发生时间等。
总之，地应力的计算模式不仅有力学平衡模型和物理力学模型，还有地震应力触发模型。
这些模型通过不同的途径和方法，来研究和计算地壳内部的应力状态，对于地震研究和地震灾害的防治有重要意义。