地應力及其測量

關于地應力及其測量第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三2本節(jié)主要內(nèi)容1概念2研究地應力的必要性3地應力的成因4地殼淺部地應力分布的一般規(guī)律第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三34.1概述4.1.1地應力的概念地應力：是存在于地層中的未受工程擾動的天

然應力，也稱巖體初始應力、絕對應力或原巖應力。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三44.1.2地應力測量的必要性及意義a)它是引起各種地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本作用力。區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學、材料力學其他力學。b)傳統(tǒng)的巖石工程的開挖設計和施工的經(jīng)驗類比法有局限性。

小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗類比的方法往往是有效的。

大規(guī)模和深部的巖石工程，經(jīng)驗類比法有不足。第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三5c)是巖石工程數(shù)值分析方法計算分析的必要

前提條件。d)地應力應用領域廣泛。對地震預報、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動力學的研究等也具有重要意義。

第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三6

20世紀50年代N.Hast實測發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大主應力方向接近水平的，而且最大水平主應力一般為垂直應力的1～2倍，甚至更多。e)對地應力的傳統(tǒng)認識有誤。

1912年A.Heim1926年A.H.Динник

第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三74.1.3地應力的成因1）地幔熱對流第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三84.1.3地應力的成因地幔熱對流－－（碰撞、俯沖、海岸）第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三94.1.3地應力的成因2）板塊邊界受壓第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三104.1.3地應力的成因中國地震帶分布第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三114.1.3地應力的成因3）巖漿侵入第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三124.1.3地應力的成因垂直應力：—平均密度，KN/m3側(cè)壓力：H—總深度（m）—側(cè)壓力系數(shù)

圖

巖體自重垂直應力4）巖體自重應力場第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三13（1）巖體假定處于彈性狀態(tài)

由推出得：的取值有4種可能：第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三14巖體由多層不同性質(zhì)巖層組成時第j層底面應力：第n層底面應力：第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三15（2）Heim假設（塑性狀態(tài)）

當原始應力超過一定的極限，巖體就會處于潛塑狀態(tài)或塑性狀態(tài)。（相當于）第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三16（3）巖體為理想松散介質(zhì)

（c=0,風化帶、斷層帶）

由極限平衡理得第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三17（4）當松散介質(zhì)有一定粘聚力時(c>0)側(cè)壓力為：第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三18注：當

說明無側(cè)壓力

無側(cè)壓力深度

第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三195)地質(zhì)構(gòu)造應力第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三205)地質(zhì)構(gòu)造應力Fujianshanghang，某地應力場受斷層影響情況第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三215)地質(zhì)構(gòu)造應力Hebeihandan，某旋轉(zhuǎn)地應力場受旋鈕構(gòu)造影響。第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三22圖

地形對初應力的影響6）地形、地表剝蝕對地應力影響第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三237）水壓力、熱應力

a.孔隙水壓力、流動水壓力(影響小)、靜水壓力（懸浮作用）

b.一般地溫梯度：巖體的體膨脹系數(shù)：，巖體彈模E=104MPa；地溫梯度引起的溫度應力約為：

z--深度/m。溫度應力是同深度的垂直應力的1/9，并呈靜水壓力狀態(tài)。第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三244.1.4地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應力分布的主要規(guī)律

1）地應力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應力場，它是時間和空間的函數(shù)。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三254.1.4地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應力分布的主要規(guī)律

垂直應力隨深度線性增加。平均密度約為27KN/m32）垂直應力隨深度的變化規(guī)律第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三264.1.4地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應力分布的主要規(guī)律

3）水平應力普遍大于垂直應力；4）平均水平應力與垂直應力之比隨深度增加而減小，且趨近于1第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期三274.1.4地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應力分布的主要規(guī)律

5）最大水平主應力與最小水平主應力隨深度增加線性增長6）最大水平主應力與最小水平主應力之差隨深度增加而增大Hebeitangshan，某地應力與深度關系第27頁，共30頁，2023年，