[发明专利]一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统

摘要

本发明提供了一种地壳岩体平面应力的连续测量方法及系统，该方法包括：首先，利用压磁套芯解除确定目标钻孔预设深度处地壳岩体的基准平面主应力，以及确定压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的第二线性关系；然后，基于压磁解除探头设置于目标钻孔预设深度处的受力状态，调整放置于相应位置处的压磁解除探头上各第二压磁感应元件的受力状态；最后，实时测量调整后任一时刻压磁监测探头上各第二压磁感应元件的电压降，根据基准平面主应力、第二线性关系和当前电压降确定当前平面主应力,这样能够实时获取目标钻孔预设深度处的任一时刻的绝对地壳岩体平面主应力，从而实现对地壳岩体中某一目标钻孔预设深度的平面主应力的实时监测。

主权项

1.一种地壳岩体平面应力的连续测量方法，其特征在于，所述方法包括：在将应力测量设备中的压磁解除探头放置于地壳岩体中的目标钻孔预设深度处后，分别控制所述压磁解除探头上的各第一压磁感应元件沿直径方向向外伸出，直到所述第一压磁感应元件与岩体侧壁接触且所述第一压磁感应元件所受外力达到预设阈值，所述压磁解除探头的前端设置有至少三个第一压磁感应元件；利用压磁套芯解除法确定所述目标钻孔预设深度处地壳岩体的平面主应力，以及确定应力测量设备中的压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的预加压力变化量与电压降之间的第二线性关系，所述压磁监测探头的前端设置有至少三个第二压磁感应元件；在将所述压磁监测探头放置于已取出包裹岩体套芯的压磁解除探头的所述目标钻孔预设深度处后，调整所述压磁监测探头上各所述第二压磁感应元件的受力状态，以使各所述第二压磁感应元件的受力大小和受力方向与在所述岩体套芯解除过程中该岩体套芯四周的地壳岩体对各所述第一压磁感应元件的应力变化量和应力方向一致；测量调整后任一时刻所述压磁监测探头上各所述第二压磁感应元件所承受的岩体应力变化量所对应的电压降；将所述平面主应力作为所述目标钻孔预设深度处地壳岩体的基准平面主应力，根据所述基准平面主应力、所述第二线性关系和所述电压降确定所述目标钻孔预设深度处任一时刻地壳岩体的平面主应力；其中，所述确定应力测量设备中的压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的预加压力变化量与电压降之间的第二线性关系，包括：在将外层包裹金属套芯的压磁监测探头放置于标定仪器的套筒中央后，对所述压磁监测探头的前端设置的各第二压磁感应元件逐级加压和逐级卸压；记录各所述第二压磁感应元件的电压降与预加压力之间的第二变化趋势，并根据该第二变化趋势确定压磁监测探头外层包裹所述金属套芯时各所述第二压磁感应元件的金属标定系数KS；基于各置于金属套芯中压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的所述金属标定系数，确定在压磁监测探头外层包裹与所述目标钻孔预设深度的所述岩体套芯相同弹性模量材料的岩体时各所述第二压磁感应元件的岩芯标定系数KR；根据各所述第二压磁感应元件对应的所述岩芯标定系数，确定该第二压磁感应元件的预加压力变化量与电压降之间的第二线性关系,所述第二线性关系表示为ΔS＝KR×ΔV，ΔS表示压磁感应元件的预加压力变化量，ΔV表示压磁感应元件的电压降；所述基于各置于金属套芯中压磁监测探头上的各第二压磁感应元件的所述金属标定系数，确定在压磁监测探头外层包裹与所述目标钻孔预设深度的所述岩体套芯相同弹性模量材料的岩体时各所述第二压磁感应元件的岩芯标定系数，包括：根据公式和各所述金属标定系数K_S，确定在压磁监测探头外层包裹与所述目标钻孔预设深度的所述岩体套芯相同弹性模量材料的岩体时各所述第二压磁感应元件的岩芯标定系数K_R；其中，KR表示某一第二压磁感应元件的岩芯标定系数，KS表示某一第二压磁感应元件的金属标定系数，ER表示岩体套芯的弹性模量，ES表示金属套芯的弹性模量，E表示某一第二压磁感应元件自身的弹性模量，B表示某一第二压磁感应元件等效截面积，uR表示岩体套芯的弹性变形量，uS表示金属套芯的弹性变形量，a表示金属套芯的内径，b表示地壳岩体中监测钻孔的内径。