[发明专利]一种基于Anderson应力状态下摩尔空间的构造方法及系统

说明书

本发明提供一种基于Anderson应力状态下摩尔空间的构造方法及系统，方法包括：在Anderson应力状态下，定义构造界面的地理方位；地理方位包括：倾向以及倾角；基于摩尔空间理论，在摩尔空间中建立所述地理方位与坐标系之间的第一关系并获取第一夹角，所述第一夹角为倾向与一个主应力方向的方位角之间的夹角；根据所述第一关系以及第一夹角获取正应力以及剪应力；构造摩尔空间；所述摩尔空间包括：基于Anderson应力状态下的摩尔圆，以及根据所述正应力和剪应力获取的所述摩尔空间的内部角度的等值线。本发明可以实现用图解的方式确定地理方位定义的构造界面的正应力和剪应力，及不同方位构造界面正应力和剪应力的变化规律。

技术领域

本发明涉及地质领域，具体涉及一种基于Anderson应力状态下摩尔空间的构造方法及系统。

背景技术

摩尔空间的前身是应力摩尔圆。应力摩尔圆被认为是构造地质学中应用最广、最有价值的基本力学分析工具，并被广泛应用到诸如应力分析、破裂包络线、裂缝开启、先存构造重新活动等方面的研究分析中。应力摩尔圆的发展从一个扩展到三个(即三轴应力摩尔圆)，能表达三轴应力状态下平行于任一主应力轴的构造界面上的正应力σ_n和剪应力τ_n分布，但本质上还属于二维应力分析的范畴。如图1a所示，构造界面平行于中间主应力σ₂的情况，相当于二维应力状态。其中，在此种情况下，只要通过一个角度θ(界面的法线n与最大主应力σ₁的夹角)就可以确定界面的方位。在二维应力状态下，不同方位构造界面上的主应力和剪应力分布在以((σ₁+σ₃)/2,0)为圆心，以(σ₁-σ₃)/2为半径的圆上，即图1b所示。这样可以直观地表达二维应力状态下任意方位构造界面的正应力和剪应力分布。但是，实际的地应力状态是三维的，或者说三轴应力状态下大多数构造界面与3个主应力轴均斜交，因此，应力摩尔圆在实际应用中具有较大的局限性。特别是随着三维地震勘探技术的发展，对地应力分析的精度要求不断提高，应力摩尔圆已难以满足实际应用的需要。

摩尔空间的提出是摩尔应力图解的重大进展，从二维应力分析(摩尔圆)扩展到三维(摩尔空间)，即摩尔空间可以图解表达任意三轴应力状态下、空间任意构造界面上的正应力和剪应力，为摩尔空间的提出奠定了理论基础。如图2所示，为ABC所在的面构成的构造界面。图中σ₁，σ₂，σ₃为三个主应力，n为构造界面的法线；θ’和分别为构造界面在坐标轴与主应力σ₁，σ₂，σ₃平行坐标系中的视倾向和视倾角。

上述摩尔空间应力分析方法但其构造界面的方位是在平行于主应力轴的坐标系中定义的，采用地理方位(如倾向和倾角)来描述的构造界面，而在实际应用过程中，空间上的构造界面(如断层面、节理面、层面等)一般是用地理方位(如倾向和倾角)来描述的，这样就不能直接应用摩尔空间进行投影来确定构造界面的正应力σ_n和剪应力τ_n，这在实际应用中很不方便，造成了摩尔空间在实际应用中的局限。

发明内容

鉴于上述在摩尔空间描述下，地理方位与坐标转换之间转换复杂的问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于Anderson应力状态下摩尔空间的构造方法及系统。

依据本发明的一个方面，提供一种基于Anderson应力状态下摩尔空间的构造方法，所述方法包括：

在Anderson应力状态下，定义构造界面的地理方位；所述地理方位包括：倾向以及倾角；

基于摩尔空间理论，在摩尔空间中建立所述地理方位与坐标系之间的第一关系并获取第一夹角，所述第一夹角为所述倾向与一个主应力方向的方位角之间的夹角；

根据所述第一关系以及第一夹角获取正应力以及剪应力；