CN108645552B - 一种基于双应力系统的地应力测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于双应力系统的地应力测量方法，包括以下步骤：寻找待测量区域内的承压层区域；在承压层区域内布设测量点；对测量点的地应力进行测量，测量结果即为待测量区域的真实地应力。本发明基于地壳内部盆地与岩石圈存在的双应力系统，通过选择承压层区域布设测量点并进行测量，可以克服传统测量方法中不区分地壳内部与沉积盆地存在不同应力状况、在自由层随意布点测量产生的干扰或错误，测量结果能够获得反映出待测量区域的地壳内部真实地应力，从而为煤炭、油气及各种固体矿产等地下深层资源勘探开采的方案设计与施工，提供更加科学、准确的地应力基础参数，也为天然地震、地质灾害及地壳运动等动力学问题的研究提供支撑。
Description
技术领域
本发明属于地质测量领域，涉及一种基于双应力系统的地应力测量方法。
背景技术
地应力是地壳岩体形成褶皱、断裂、节理等地质构造的根本作用力，地应力测量是指探明地壳中各点应力状态的测量方法。在开展煤炭、油气、固体矿产等地下深层资源勘探和开采的方案设计与施工过程中，地应力是不可缺少的重要基础参数，对判断钻孔或井壁结构的稳定性、地层的破裂力、工程岩土稳定性等方面起着至关重要的作用，也对天然地震灾害、地壳运动等动力学问题至关重要。因此，科学准确的地应力测量结果，是优化工程方案设计、提高工程质量、确保施工安全的重要前提。目前，开展应力测量工作时，通常采用随机或均布的方式在待测区布设测量点并进行应力测量，由于地下不同的地质结构具有不同的应力规律，该方法获得的应力测量结果往往并不能反映出地壳内部的真实地应力状况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种测量结果科学准确，可反映出地壳内部岩石圈的真实地应力的基于双应力系统的地应力测量方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于双应力系统的地应力测量方法，包括以下步骤：寻找待测量区域内的承压层区域；在承压层区域内布设测量点；对测量点的地应力进行测量，测量结果即为待测量区域的真实地应力。
进一步，所述承压层区域包括古隆起区域、产生了构造反转的盆地和存在逆冲推覆构造现象的区域。
进一步，寻找古隆起区域的方法为：通过野外踏勘，直接识别古生界及时间更老的地层，以及变质杂岩、太古界、元古界地层，即为古隆起区域。
进一步，寻找产生了构造反转的盆地区域的方法包括以下步骤：通过地球物理勘探方法获得盆地区域地震剖面；通过剖面判断盆地区域测量层位是否出现逆断层或挤压弯曲，若出现，则判定该盆地区域产生了构造反转。
进一步，寻找存在逆冲推覆构造现象的区域的方法包括以下步骤：通过地震勘探方法获得待测量区域地震剖面；通过剖面判断待测量区域测量层位是否存在逆冲推覆构造。
进一步，所述在承压层区域内布设的测量点，与承压层边界的距离大于5公里。
进一步，测量承压层区域的地应力的方法为水压致裂法、应力解除法或钻孔崩落法。
进一步，对承压层区域的地应力进行测量时，测量深度大于200米，测量地层已固结并成岩。
本发明一种基于双应力系统的地应力测量方法，基于地壳内部盆地与岩石圈存在的双应力系统，通过选择承压层区域布设测量点并进行测量，可以克服传统测量方法中不区分地壳内部与沉积盆地存在不同应力状况、在自由层随意布点测量产生的干扰或错误，测量结果能够获得反映出待测量区域的地壳内部真实地应力，从而为煤炭、油气及各种固体矿产等地下深层资源勘探开采的方案设计与施工，提供更加科学、准确的地应力基础参数，也为天然地震、地质灾害及地壳运动等动力学问题的研究提供支撑。
附图说明
图1是实施例1一种基于双应力系统的地应力测量方法的流程示意图;
图2是实施例2中所述的中国东部某裂陷盆地剖面图；
图3是实施例3中所述的中国山东省中、东部地区地应力示意图。
具体实施方式
以下结合附图1至3，进一步说明本发明一种基于双应力系统的地应力测量方法的具体实施方式。本发明一种基于双应力系统的地应力测量方法不限于以下实施例的描述。
实施例1：
本实施例给出地壳内部存在的双应力系统的基本原理和一种基于双应力系统的地应力测量方法。
双应力系统是指地壳内部盆地区与基底岩石圈存在两个应力系统，即自由层系统和承压层系统。其中，盆地区在早期属于自由层，处于自由不受压的状态，晚期盆地沉积厚度加大使地壳向弯，同时盆地深部地层成岩并与基底融合后，整个盆地固结成岩部分就变成了承压层。自由层的地应力状态完全处于无挤压力状态，对其直接测量出来的数值结果仅代表自由状态的压力，不能反映出真正的地应力；而只有古隆起地区或盆地处于挤压状态后，所测量结果才代表真正地壳的地应力。因此，基于地壳内部存在的双应力系统，在对未知区域进行地应力测量时，必须有目的的避开自由层区域而选择承压层区域布设测量点并进行测量，其测量结果才能够反映出待测量区域的地壳内部真实地应力。
如图1所示，一种基于双应力系统的地应力测量方法，包括以下步骤：
（1）寻找待测量区域内的承压层区域。其中，所述承压层区域包括古隆起区域、产生构造反转的盆地区域和存在逆冲推覆构造现象的区域。寻找古隆起区域的方法为：通过野外踏勘，直接识别古生界及时间更老地层，以及变质杂岩、太古界、元古界地层，即为古隆起区域。寻找产生构造反转的盆地区域及存在逆冲推覆构造现象的区域的方法包括以下步骤：通过地球物理勘探方法获得盆地区域地震剖面；通过剖面判断盆地区域测量层位是否出现逆断层或挤压弯曲，若出现，则判定该盆地区域产生了构造反转或存在逆冲推覆构造现象。
（2）在承压层区域内布设测量点。优选的，测量点与承压层边界的距离大于5公里，以提高测量的准确性。
（3）对测量点的地应力进行测量，测量结果即为待测量区域的真实地应力。具体的，对承压层区域的地应力进行测量可采用水压致裂法、应力解除法或钻孔崩落法等，测量深度大于200米，测量地层必须已固结并成岩，以避免地表局部松散地质结构带来的测量误差。
实施例2：
本实施例给出一种采用实施例1所述方法的具体实施方式。
如图2所示，是中国东部某裂陷盆地剖面图，图中ABDE为脆韧性变换带，ABDE之上的区域为自由层，ABDE之下的区域为承压层。因此，在A-B之间布点测量，即可得到该区域的真实地应力；而在B-C之间布点测量，则有可能得到BCED之间的自由层的地应力，这与ABDE之下的承压层的真实地应力显然不同。
实施例3：
本实施例给出另一种采用实施例1所述方法的具体实施方式。
如图3所示，是采用常规方法和实施例1所述方法在中国山东省中、东部地区进行地应力测量的结果对比，图中粗箭头为实际的最大主应力方向。
采用常规的方法，不分承压层和自由层而随意或均匀布点进行测量，若布点时同时包含了济南东南和东北地区，那么根据测量结果很难分析判定出地应力方向。
采用本发明方法，首先识别承压层和非承压层，其中济南东南为基岩出露区，是承压层出露，而济南东北为盆地区。为确定板块运动方向，选择在承压层出露区内，即济南东南地区进行布点测量，最终测量获得的主应力方向为近东西向，与实际的最大主应力方向一致。
由此可见，采用本方法可以准确、有效的获得待测量区域的真实地应力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于双应力系统的地应力测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
寻找待测量区域内的承压层区域；
在承压层区域内布设测量点；
对测量点的地应力进行测量，测量结果即为待测量区域的真实地应力；
其中，所述承压层区域包括古隆起区域、产生了构造反转的盆地和存在逆冲推覆构造现象的区域；
寻找古隆起区域的方法为：通过野外踏勘，直接识别古生界及时间更老的地层，以及变质杂岩、太古界、元古界地层，即为古隆起区域；
寻找产生了构造反转的盆地区域的方法包括以下步骤：
通过地震勘探方法获得盆地区域地震剖面；
通过剖面判断盆地区域测量层位是否出现逆断层或挤压弯曲，若出现，则判定该盆地区域产生了构造反转；
寻找存在逆冲推覆构造现象的区域的方法包括以下步骤：
通过地震勘探方法获得待测量区域地震剖面；
通过剖面判断待测量区域测量层位是否存在逆冲推覆构造。
2.根据权利要求1所述的基于双应力系统的地应力测量方法，其特征在于：所述在承压层区域内布设的测量点，与承压层边界的距离大于5公里。
3.根据权利要求2所述的基于双应力系统的地应力测量方法，其特征在于：测量承压层区域的地应力的方法为水压致裂法、应力解除法或钻孔崩落法。
4.根据权利要求3所述的基于双应力系统的地应力测量方法，其特征在于：对承压层区域的地应力进行测量时，测量深度大于200米，测量地层已固结并成岩。
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