北科大巖石力學(xué)課件-李長洪41地應(yīng)力及其測量(gaishu)ppt

1、巖石力學(xué)與工程ROCK MECHANICS AND ENGINEERING地應(yīng)力概述q1本節(jié)主要內(nèi)容1概念2研究地應(yīng)力的必要性3地應(yīng)力的成因4地殼淺部地應(yīng)力分布的一般規(guī)律24.1 概述4.1.1地應(yīng)力的概念地應(yīng)力：是存在于地層中的未受工程擾動的天 然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對應(yīng) 力或原巖應(yīng)力。 34.1.2 地應(yīng)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(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。b)傳統(tǒng)的巖石工程的開挖設(shè)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。 4c)

2、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(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。 對地震預(yù)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(xué)的研究等也具有重要意義。 5 20世紀(jì)50年代N.Hast實測發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大主應(yīng)力方向接近水平的，而且最大水平主應(yīng)力一般為垂直應(yīng)力的12倍，甚至更多。 e) 對地應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識有誤。 1912年A.Heim1926年A.H. 64.1.3 地應(yīng)力的成因1）地幔熱對流74.1.3 地應(yīng)力的成因地幔熱對流（碰撞、俯沖、海岸）84.1.3 地應(yīng)力的成因2）板塊邊界受壓94.1.3 地應(yīng)力的成因中國地震帶分布104.

3、1.3 地應(yīng)力的成因3）巖漿侵入114.1.3 地應(yīng)力的成因垂直應(yīng)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(yīng)力4）巖體自重應(yīng)力場12（1）巖體假定處于彈性狀態(tài) 由推出得：的取值有4種可能：13巖體由多層不同性質(zhì)巖層組成時第j層底面應(yīng)力：第n層底面應(yīng)力：14（2）Heim假設(shè)（塑性狀態(tài)） 當(dāng)原始應(yīng)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(dāng)于 ）15（3）巖體為理想松散介質(zhì) （c=0,風(fēng)化帶、斷層帶） 由極限平衡理得16（4）當(dāng)松散介質(zhì)有一定粘聚力時 (c0 )側(cè)壓力為：17注：當(dāng) 說明無側(cè)壓力 無側(cè)壓力深度 185)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力195)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力

4、Fujianshanghang，某地應(yīng)力場受斷層影響情況205)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力Hebeihandan，某旋轉(zhuǎn)地應(yīng)力場受旋鈕構(gòu)造影響。21圖 地形對初應(yīng)力的影響6）地形、地表剝蝕對地應(yīng)力影響227）水壓力、熱應(yīng)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(yīng)力 約為： z-深度/m。溫度應(yīng)力是同深度的垂直應(yīng)力的1/9，并呈靜水壓力狀態(tài)。234.1.4 地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應(yīng)力分布的主要規(guī)律 1）地應(yīng)力是一個具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時間和空間的函數(shù)。244.1.4 地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應(yīng)力分布的主要規(guī)律 垂直應(yīng)力 隨深度線性增加。平均密度約為27KN/m32）垂直應(yīng)力隨深度的變化規(guī)律254.1.4 地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應(yīng)力分布的主要規(guī)律 3）水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力；4）平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力之比隨深 度增加而減小，且趨近于1264.1.4 地殼淺部（3000m以內(nèi)）地應(yīng)力分布的主要規(guī)律 5）最大水平主應(yīng)力與 最小水平主應(yīng)力隨 深度增加線性增長6）最大水平主應(yīng)力與 最小水