地应力测量中钻孔偏心分析*

程惠红 张 怀 朱伯靖 石耀霖

(1)中国科学院计算地球动力学重点实验室，北京 100049 2)中国科学院研究生院地球科学学院，北京100049)

地应力测量中钻孔偏心分析*

程惠红1，2)张 怀1，2)朱伯靖1，2)石耀霖1，2)

(1)中国科学院计算地球动力学重点实验室，北京 100049 2)中国科学院研究生院地球科学学院，北京100049)

将有限元数值法与解析解相结合，对载荷下探头钻孔偏心问题进行研究。研究结果表明，偏移量δ≤1/5时，径向位移误差均值＜15%，周向位移误差均值＜10%;偏移量δ≥2/5时，径向位移误差均值＞30%，周向位移＞25%;而当δ＞1/2时，误差值更大，具体的数值在实际工程中需进一步验证。

地应力;钻孔偏心;径向位移;周向位移;误差分析

1 引言

20世纪80年代以来，地应力测量在全世界范围广泛展开，然而，在实际地应力测试中会受多种因素的干扰，影响测量结果的真实性。经过多年研究，石耀霖等［1］提出钻孔内布4个相继成45°的应力元件的检测方法，即“1+3”=“2+4”的实地检验方法［2］，但在实际应力长期观测常常做不到。因为钻孔应变测量是一个由套筒内外径、围岩和水泥3部分组成各向异性的“双环”问题，钻孔偏心会引起误差，但误差有多大还需要研究。

Jeffery［3］推导出了存在偏心孔的圆柱体在内压和外压下的应力公式。此后，Radi和Strozzi［4］采用双极坐标和艾雷应力函数方法求出了二维各向同性偏心孔应力分布问题的基本解析解。但是，双极坐标系统下的解析解方程式较复杂，实际应用起来也比较困难。由于数学和力学理论上的困难，对于直角坐标系统下横观各向同性和各向异性材料偏心孔应力分布的解析解很难得到。……