图3 385 m处应力解除曲线Fig.3 Stress relieving curve at 385 m

泊松比公式：

其中，P0为围压值；εθ、εz为围压引起的平均周向应变和平均轴向应变；r、R为套孔岩芯的内、外径。该式中的k1值与岩石和空心包体材料的弹性模量、泊松比、钻孔直径、空心包体的内外径及应变片的径向位置有关，不是固定的常熟必须用迭代法求解。因此，需要取岩石试样作单轴或三轴压缩试验，以获得测点岩石的弹性模量值从而确定k1的值（表3）。

表3 弹性模量E、泊松比ν和k系数Table 3 Elastic modulus E， Poisson's ratio ν and coefficient of K测深/m 张江观测钻孔 E/GPa ν k1k2k3k4方位角/（°） 倾斜角/（°） 安装角/（°）365 0 90 153 30.0 0.35 1 1 1 1 385 0 90 140 30.0 0.35 1 1 1 1

在已知各测点的岩石弹性模量和泊松比之后。沃罗特尼基和沃尔顿对空心包体应力计计算原岩应力分量的公式进行了修改，得到了下面两个公式：

式中： εθ、 εz、 γθz分别为空心包体所测周向应变、轴向应变和剪切应变值。

根据公式（3）～（5）即求得各测点的地应力值（表 4）。

表4 各测点主应力计算结果Table 4 Calculation results of principal stress at each measuring point测点/m 最大主应力σ1中间主应力σ2最小主应力σ3数值/M p a 方向/（°） 倾角/（°） 数值/M p a 方向/（°） 倾角/（°） 数值/M p a 方向/（°） 倾角/（°）3 6 5 8.4 4 9 2.7 6 -0.5 4 7.8 7 2.7 3 -2.5 7 7.5 6 1 9 4.5 2 -8 7.3 7 3 8 5 8.9 9 9 5.8 0 1.2 9 8.5 1 6.0 0 -8.7 2 8.2 5 1 7 7.4 1 -8 1.1 8

2.3 结论

从表4所示的各测点地应力数据，可以发现张江地应力场分布存在如下的规律：

（1）每个测点均有二个主应力接近于水平方向，其倾角一般不大于±10°。另有一个主应力接近于垂直方向，其与垂直方向夹角不大于10°。

（2）各测点最大主应力位于近水平方向。2个测点的最大主应力方向均与水平面的夹角小于2°，最小为0.54°，即几乎完全是水平的；最大为1.29°，因而都是非常接近于水平的。

（3）根据上覆地岩层密度（2.4 g/cm3）计算可知365 m和385 m处铅直应力分别为8.7 MPa和9.2 MPa，由于该地区覆盖层以泥沙为主，故实际应力垂直应力值应略小于计算数值。由此可见，测量所得垂直应基本上等于或略大于上覆岩层的重量。2个测点中，垂直应力值与自重应力很接近，其与自重应力的比值均接近于1。

（4）最大水平主应力值、最小水平主应力值与自重应力之比均接近于1，说明张江观测台地应力场是以水平构造应力为主导的，且处于等压力状态。最大水平主应力的走向，位于近东西向，与区域构造应力场最大主应力的方向相一致。

3 结语

根据张江观测台地应力测量结果的初步分析，可得出如下结论：

（1）钻孔的最大水平主应力值为 8.44～8.99 MPa，最小水平主应力值为7.87～8.51 MPa。测区内的地应力值与中国大陆地应力测试统计结果比较，属一般应力水平。

（2）测区应力场主要以水平应力为主导，最大水平主应力值、最小水平主应力值与自重应力之比均接近于1，说明张江观测台地应力场是以水平构造应力为主导的，且处于等压力状态。

（3）地应力测试孔实测最大水平主应力方向分别为92.76°和95.80°，两个钻孔的平均值为NW85.72°，表明测区最大主应力方向为近EW向。这一结果符合本区震源机制解得出的挤压应力场方向。同时，与新构造活动及现代震源机制所反映的区域构造应力场方向一致。

（4）本次测量仅有两个测点结果。因此，关于地应力测量的结果分析和结论仅供观测井安装综合地球物理监测仪器背景值参考使用。

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文章来源：《地震地质》 网址: http://www.dzdzzz.cn/qikandaodu/2021/0429/360.html