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古地磁定向的目的是确定岩芯的原地方位角，通过测定天然岩芯中的粘滞剩磁确定其与现代地磁北极的偏角，结合地理北极和地磁南极的夹角，就能恢复岩芯在地下的原始方位。

岩芯从地层中取出将产生弹性应力释放，导致岩石内微裂缝的发育。由于声波速度和衰减对裂缝极其敏感，因此裂缝会导致声波速度的各向异性。这种各向异性在岩芯上得以保留，其测量结果可用于确定岩芯尺度上水平主应力方向。

三向主应力分别指上覆地层应力、最小水平主应力和最大水平主应力。

上覆地层应力也叫垂直应力，是由上覆地层重量引起的，如果上覆地层的平均密度为ρa，则上覆应力σv可由以下公式计算。

Z为深度，ρ_a为地层密度，采用密度测井数据计算可获得更准确的上覆应力。

页岩的岩石力学性质（杨氏模量、泊松比等）在水平和垂直方向上具有各向异性。基于岩石力学参数计算最大水平主应力和最小水平主应力的公式如下：

E_h,v，ν_h,v分别表示水平和垂直方向上的杨氏模量和泊松比；P_p表示孔隙压力，通过地层测试或压力恢复测试获得；α_h,v表示水平和垂直方向上的有效应力系数；k_h为校正系数（与区域构造应力有关）。

Kaiser效应的基本原理是，当材料受到荷载时，当施加的应力超过之前所经历的最大应力时，材料会发出声发射。使用Kaiser效应进行岩石地应力估算，需要在室内对岩芯进行单轴压缩试验。

对于非定向取芯的岩芯样品，地应力评价的第一步就是要恢复岩芯样品在地下的方位角，需要采用古地磁定向方法。古地磁测试实验室由磁屏蔽空间、磁矢量系统、退磁系统等组成，如下图。

REMASOFT古地磁数据处理软件（Fisher统计）

我公司采用GCTS CVA-100圆周波速测定仪在全直径岩芯圆周方向上每隔15°测量声波速度，声波速度最小方向即为全直径岩芯上最大水平主应力方向。

我公司采用英国INSTRON通用测试系统进行圆柱试样的压缩实验，实验过程中同步监测轴向和径向应变，获得应力-应变曲线，计算杨氏模量和泊松比。杨氏模量是轴向应力与轴向应变之比，泊松比是径向应变与轴向应变之比。

圆柱试样压缩实验及应力-应变曲线

有效应力系数，又称Biot系数，与岩石体积模量与组成岩石的矿物颗粒体积模量有关，岩石体积模量具有各向异性，页岩水平和垂直方向上的体积模量（K_h, K_v）可由弹性参数（杨氏模量和泊松比）计算，公式如下：

采用Kaiser效应估算原位地应力大小，实验室中对岩芯试样进行单轴压缩试验的同时，监测声发射事件。