【技术实现步骤摘要】
一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统
[0001]本专利技术涉及岩石变形（应变）的地应力测量
，尤其涉及一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统。
技术介绍
[0002]地应力是存在于地壳岩体中的初始应力，也是固体地球的重要物理属性参数之一。地应力是引起岩体变形、失稳和破坏的主要成因，也是影响干热岩等深部能源，页岩油气资源勘探开发中施工参数选取、孔壁稳定性分析、储层裂缝分布及油气运移模拟等方面的重要数据。
[0003]目前，地应力测量最主要依赖的手段是钻孔和钻孔取芯，非弹性应变恢复法(简称ASR法)是近年发展起来的基于钻孔定向岩芯的地应力测试方法，具有相对完善的理论基础，而且此种方法成本低、效率高，尤其在一些特殊情况下，受测量条件的限制，其它方法无法实施时可起到更大作用。
[0004]岩石的热膨胀系数是岩土工程领域重要的热物理参数之一，在多种涉及岩石变形（应变）的地应力测试方法中，由于温度变化引起的岩石热膨胀（收缩）变形，一定程度上影响了原地应力测试结果的可靠性。特别是在非弹性应变恢复地应力测试...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统，其特征在于，包括：计算机（1），用于控制与数据存储；精密应变记录仪（2），与计算机（1）连接，用于记录恒温水槽（5）中样品的温度和应变数据；数据记录仪扩展扫描箱（3），与精密应变记录仪（2）串联连接，用于记录变温水槽（7）中样品的温度和应变数据；第一水温循环控制器（4），与计算机（1）连接，用于调节恒温水槽（5）的温度环境为20℃
±
0.1℃；第二水温循环控制器（8），与计算机（1）连接，用于调节变温水槽（7）的温度环境为5~60℃
±
0.1℃；恒温水槽（5），通过进水回水循环管道（41）与第一水温循环控制器（4）连接，其内部放置有黏贴应变片的第一铝合金标定样品（51）、第一温度传感器（52）和黏贴应变片的第一岩石样品（53），第一铝合金标定样品（51）、第一温度传感器（52）和第一岩石样品（53）通过导线与精密应变记录仪（2）连接；变温水槽（7），通过进水回水循环管道（81）与第二水温循环控制器（8）连接，其内部放置有黏贴应变片的第二铝合金标定样品（71）、第二温度传感器（72）和黏贴应变片的第二岩石样品（73），第二铝合金标定样品（71）、第二温度传感器（72）和第二岩石样品（73）通过导线与数据记录仪扩展扫描箱（3）连接；绝热材料（6），设置在恒温水槽（5）和变温水槽（7）之间，用于隔绝恒温水槽（5）和变温水槽（7）；并包括以下步骤：S1、取黏贴应变片的岩石样品，置入变温水槽（7），打开计算机（1）和精密应变记录仪（2）以及第二水温循环控制器（8），第二水温循环控制器（8）通过进水回水循环管道（81）来保证变温水槽（7）的温度条件；S2、精密应变记录仪（2）记录岩石样品测试期间的应变和温度变化，通过式（1）计算岩石样品的线性热膨胀系数：（1）式中，α
m
为测试样品的线性热膨胀系数，α
g
为应变片的线性热膨胀系数；S3、取黏贴应变片的岩石样品，置入变恒温水槽（5），打开系统的计算机（1）和精密应变记录仪（2）以及第一水温循环控制器（4），第一水温循环控制器（4）通过第一进水回水循环管道（41）来保证恒温水槽（5）的温度条件；S4、精密应变记录仪（2）记录岩石样品测试期间的应变和温度变化，岩石卸荷后的非弹性应变与原地应力之间的本构方程如公式（2）和（3）所示：（2）（3）其中，为应变轴的方向余弦，, , , , , 为应力张量分量，为平
均正应力，为孔隙压力，为线性热膨胀系数，为测量期间温度变化，和分别为剪切和体积变形模式的非弹性应变恢复柔量，为非弹性偏应变，为平均正应变；按照非弹性应变恢复法地应力测试理论处理数据，将所得的岩石样品热膨胀系数和温度差代入非弹性应变与原地应力之间的本构方程（2）和（3），得出修正后的三维主应力的大小。2.根据权利要求1所述的考虑岩石热膨胀变形的三维地应力获取系统，其特征在于，步骤S1之前还设有对系统的稳定性及应变片的热膨胀系数进行标定的步骤，标定的方法为：精密应变记录仪（2）记录标准合金试件热膨胀随时间和温度的变化数据，标定结果显示第一铝合金标定样品（51）在恒温环境下的应变为零，第二铝合金标定样品（71）在变温环境下，随温度升高，热膨胀同步线性增加，计算得到铝合金标定样品的线性热膨胀系数，若在22.0~24.0
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈东方，王红伟，牛兆轩，杨跃辉，赵玉军，夏元军，李振宇，金显鹏，吴海东，叶成明，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：
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