田 韬, 冯志生, 王 维, 叶碧文

(江苏省地震局, 江苏 南京 210014)

0 引言

钻孔体应变一般安装于地下60～100 m深度的钻孔内,利用膨胀水泥将仪器探头的测量钢筒固定在钻孔内,测量平面应变状态下钻孔的面应变[1-2]。钻孔体应变观测数据能否反映地层应力真实变化信息主要取决于探头与孔壁的耦合程度。前人多是基于三层介质耦合的钻孔受力模型,分析介质参数变化对钻孔耦合系数的影响[3-4];也有学者利用附加了垂直方向变形的三层钻孔模型,分析钻孔的垂向变形对面应变耦合系数的影响[5-7]。由于测量钢筒的长度与孔径的比大于5,观测中体应变测量钢筒轴向变形对体应变的影响可以忽略不计,采用钻孔为平面应变状态更符合观测实际[2]。利用实际观测的M2波潮汐应变波幅度与理论固体潮潮汐波幅度的比值即潮汐因子评价钻孔应变耦合状态[4,8-9],分析结果发现不同钻孔应变的潮汐因子存在明显差异,对该现象的普遍认识是钻孔耦合可能存在裂隙、偏心等因素的影响[10-12]。以前对钻孔进行应力-应变分析多是基于“钢筒-水泥层-地层”三层钻孔模型,在应力传递过程中地层被假想为半无限空间均匀各向同性介质,三层模型的局限性在于忽略了地层厚度远大于钻孔的半径,且钻孔孔壁与水泥层为两种不同力学性质的介质耦合,其中钻孔孔壁岩石弹性模量实测值远小于围岩弹性模量理论值[13],因此,三层钻孔模型中没考虑钻孔孔壁弹性模量与围岩的力学性质差异对理论计算结果的影响,该模型不能完全反映观测结果蕴含的真实物理意义。……