地應(yīng)力及其測量

關(guān)于地應(yīng)力及其測量2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)律第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天34.1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。第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天44.1.2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(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)類比法有局限性。

小規(guī)模和地表的巖石工程，經(jīng)驗(yàn)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(yàn)類比法有不足。第4頁,共30頁，2024年2月25日，星期天5c)是巖石工程數(shù)值分析方法計(jì)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(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價(jià)、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。

第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天6

20世紀(jì)50年代N.Hast實(shí)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1～2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.Динник

第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天74.1.3地應(yīng)力的成因1）地幔熱對流第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天84.1.3地應(yīng)力的成因地幔熱對流－－（碰撞、俯沖、海岸）第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天94.1.3地應(yīng)力的成因2）板塊邊界受壓第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天104.1.3地應(yīng)力的成因中國地震帶分布第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天114.1.3地應(yīng)力的成因3）巖漿侵入第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天124.1.3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)力場第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天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，2024年2月25日，星期天14巖體由多層不同性質(zhì)巖層組成時(shí)第j層底面應(yīng)力：第n層底面應(yīng)力：第14頁,共30頁，2024年2月25日，星期天15（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）第15頁,共30頁，2024年2月25日，星期天16（3）巖體為理想松散介質(zhì)

（c=0,風(fēng)化帶、斷層帶）

由極限平衡理得第16頁,共30頁，2024年2月25日，星期天17（4）當(dāng)松散介質(zhì)有一定粘聚力時(shí)(c>0)側(cè)壓力為：第17頁,共30頁，2024年2月25日，星期天18注：當(dāng)

說明無側(cè)壓力

無側(cè)壓力深度

第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天195)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天205)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力Fujianshanghang，某地應(yīng)力場受斷層影響情況第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天215)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。第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天22圖

地形對初應(yīng)力的影響6）地形、地表剝蝕對地應(yīng)力影響第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天237）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)。第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天244.1.4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(gè)具有相對穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場，它是時(shí)間和空間的函數(shù)。第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天254.1.4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)律第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天264.1.4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1第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天274.1.4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)力與最小水平主應(yīng)力之差隨深度增加而增大Hebeitangshan，某地應(yīng)力與深度關(guān)系第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天28圖