岩石应力测量的声弹法研究

论文摘要

本文采用岩石的声弹性理论来研究受远场应力作用下无穷大各向同性岩体内的钻孔周边的定量声弹关系,作为地应力测量的声弹法的理论基础。介绍了发展声弹法测量地应力的研究背景和意义,以及目前常用的地应力测量方法,总结了岩石的声弹关系的研究进展,简要介绍了连续介质力学的基本概念以及岩石声弹理论的基本方程。利用自然坐标系下岩石的声弹理论,给出了钻孔周边沿钻孔轴向传播波速与岩石远场应力关系的精确模型和简化模型及其波速场。数值结果表明横波波速的极值方向与岩石远场应力的方向相一致,指出了简化模型的适用条件。本文还给出了初始坐标系下钻孔定量关系,并同自然坐标系下的钻孔定量关系作了分析比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 地应力测量研究的发展及现状
• 1.2.1 地应力测量方法
• 1.2.2 发展方向
• 1.3 声波（超声波）法测量地应力研究进展
• 1.3.1 岩石声弹关系研究进展
• 1.3.2 岩石弹性波波速的高精度测定
• 1.3.3 岩石二阶、三阶弹性模量的测定
• 1.3.4 前述小结
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 岩石的声弹性理论
• 2.1 连续介质力学理论
• 2.1.1 变形和运动
• 2.1.2 应变
• 2.1.3 应力
• 2.1.4 运动方程
• 2.2 声弹性理论
• 2.2.1 初始应力下物体中的波动
• 2.2.2 弱正交异性固体中的平面波
• 2.3 本章小结
• 第3章 自然坐标系下岩石钻孔定量声弹关系
• 3.1 岩体钻孔的力学模型
• 3.2 钻孔周边的应力场和位移场
• 3.3 钻孔定量声弹关系
• 3.3.1 精确模型
• 3.3.2 简化模型
• 3.3.3 算例与讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 初始坐标系下岩石钻孔定量声弹关系
• 4.1 钻孔定量声弹关系
• 4.1.1 精确模型
• 4.1.2 简化模型
• 4.1.3 算例与讨论
• 4.2 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢