压磁套芯解除地应力测量系统的数据智能分析软件开发

论文摘要

地应力是赋存于岩体中的自然应力,其不仅是地质环境与地壳稳定性评价的重要因素,也是地质工程设计和施工的重要资料之一。岩体的应力状态需要通过测量才能确定,而任何地应力测量都存在误差,并且实际的地应力值是未知的,不可能将测量值和未知值相比以确定测量结果的准确度,因此测量结果的可靠度和准确性的评价一直为原地应力测量的主要难题。同时对原地应力状态的准确把握是地下工程及其他稳定性评价的重要基础,而选择可行的高地应力判据是进行地应力状态评价的前提条件。压磁套芯应力解除法是我国20世纪50年代开始发展起来的原地应力测试技术。为了实现在单一钻孔中进行三维地应力测量,YJ-95型压磁全应力计被研究开发出来。但与其他地应力实测技术相比YJ-95型压磁全应力计的数据处理分析的程序软件相对落后,数据处理过程过于繁琐,给实际操作中带来很多不便,使得测量结果不能满足工程的多元化需要。因此有必要对测量系统中数据处理分析的智能化进一步研究和改进。本论文主要研究内容如下：（1）整理出三维应力场下钻孔变形的弹性力学公式,再利用有限元软件模拟套芯应力解除的过程,从而总结出应力变化规律,对压磁应力解除的方法和技术做出科学解释；（2）从“测量数据的智能化处理”、“测量结果的可靠性分析”和“测量区域的地应力评价”三部分对地应力数据进行研究。①设计出由应力计观测值得到地应力数据的整个流程,以及其中各个分步中精度评定和数据筛选的方法步骤；②根据普遍认可的理论来分析地应力与岩石强度、地形和测量埋深等因素的关系,从不同角度提出评定地应力数据可靠性的判据；③从岩体强度准则和实测地应力数据回归分析方法两方面总结研究,并提出合理的应力评判指标以及原地应力状态评价步骤。（3）在理论研究后,利用VB计算机语言实现了整个智能分析系统,满足了压磁全应力计的数据分析需要。从工程实例角度,利用怒江马吉水电站实测压磁应力数据对整个数据处理,分析和评价过程进行演示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 研究现状与存在问题
• 1.3 研究内容和意义
• 1.4 技术路线与研究方案
• 第2章 压磁套芯应力解除测量原理和规律分析
• 2.1 三维应力场引起的钻孔变形
• 2.1.1 钻孔附近的应力分布
• 2.1.2 三维应力引起的孔壁位移
• 2.2 单孔压磁套芯全应力测量法三维地应力计算方法
• 2.3 应力解除规律分析
• 2.3.1 计算模型
• 2.3.2 岩芯中残留地应力波及范围随解除深度的变化
• 2.3.3 岩芯中残留地应力波及范围与原地应力的关系
• 2.3.4 岩芯中残留地应力波及范围与孔底温度的关系
• 2.3.5 规律总结
• 第3章 压磁应力数据处理及其精度评定
• 3.1 压磁应力记录值
• 3.2 地应力分量
• 3.2.1 异常元件观测值的检验
• 3.2.2 地应力分量的精度评定
• 3.3 主应力数据处理及其精度评定
• 3.3.1 主应力的量值
• 3.3.2 主应力的方向余弦
• 3.3.3 主应力的方位角、倾角
• 3.3.4 主应力的量值精度评定
• 3.3.5 主应力方向精度评定
• 3.4 程序设计
• 第4章 地应力数据可靠性分析研究
• 4.1 根据测量误差评定
• 4.2 利用应力基础数据库评定
• 4.2.1 中国大陆地壳应力环境基础数据库介绍
• 4.2.2 与区域应力场方向比较
• 4.2.3 与附近测点数据比较
• 4.3 利用HOEK-BROWN强度准则评定
• 4.3.1 狭义Hoek-Brown强度准则介绍
• 4.3.2 评定方法
• 4.4 利用安德森理论评定
• 4.4.1 安德森理论介绍
• 4.4.2 评定方法
• 4.5 利用BROWN&HOEK统计规律评定
• 4.5.1 E.T.Brown&E.Hoek统计地应力规律介绍
• 4.5.2 评定方法
• 4.6 其他判据
• 4.6.1 与地形关系
• 4.6.2 与断层关系
• 4.6.3 与边坡关系
• 4.7 地应力数据可靠性评判流程
• 第5章 原地应力状态评价研究
• 5.1 地应力回归分析方法研究
• 5.1.1 地应力回归分析方法概述
• 5.1.2 基于师奥瑞（Sheorey）模型的回归分析方法
• 5.2 岩体强度理论研究
• 5.2.1 岩体强度理论概述
• 5.2.2 广义Hoek-Brown经验强度准则
• 5.2.3 基于Hoek-Brown强度准则的岩体强度估算方法
• 5.3 应力评判指标研究
• 5.3.1 原地应力状态评价方法回顾
• 5.3.2 基于Hoek-Brown强度理论的应力状态评价准则
• 5.4 原地应力状态评价步骤
• 第6章 软件开发
• 6.1 需求分析
• 6.1.1 功能需求
• 6.1.2 性能需求
• 6.2 软件设计
• 6.2.1 总体设计
• 6.2.2 界面设计
• 6.2.3 详细设计
• 第7章 工程实例
• 7.1 地应力特征概述
• 7.2 实测地应力数据算例
• 7.2.1 数据计算和精度评定
• 7.2.2 数据可靠性分析
• 7.2.3 原地应力状态评价
• 第8章 结论及展望
• 8.1 结论和成果
• 8.2 展望和建议
• 致谢
• 参考文献
• 附A （作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）
• 附B