地应力及其测量(gaishu)ppt精品课程建设平台

1、12本节主要内容 1概念概念 2研究地应力的必要性研究地应力的必要性 3 3地应力的成因地应力的成因 4 4地壳浅部地应力分布的一般规律地壳浅部地应力分布的一般规律34.1 概述4.1.1地应力的概念地应力：地应力：是存在于地层中的未受工程扰动的天 然应力，也称岩体初始应力、绝对应 力或原岩应力。 44.1.2 地应力测量的必要性及意义地应力测量的必要性及意义a)它是引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作 用力。 区别于结构力学、材料力学其他力学。b)传统的岩石工程的开挖设计和施工的经验类比法有局限性。 小规模和地表的岩石工程，经验类比的方法往往是有效的。 大规模和深部的岩石工程，经

2、验类比法有不足。 5c) 是岩石工程数值分析方法计算分析的必要 前提条件。d)地应力应用领域广泛。 对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的 稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研 究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。 6 20世纪50年代N.Hast实测发现存在于地壳上部的最大主应力方向接近水平的，而且最大水平主应力一般为垂直应力的12倍，甚至更多。 HvhHh1e) 对地应力的传统认识有误。 1912年A.Heim1926年A.H. 74.1.34.1.3 地应力的成因地应力的成因1）地幔热对流84.1.34.1.3 地应力的成因地应力的成因地幔热对流（碰撞、俯冲、海岸）94.1

3、.34.1.3 地应力的成因地应力的成因2）板板块块边边界界受受压压104.1.34.1.3 地应力的成因地应力的成因中中国国地地震震带带分分布布114.1.34.1.3 地应力的成因地应力的成因3）岩浆侵入）岩浆侵入124.1.34.1.3 地应力的成因地应力的成因垂直应力：平均密度，KN/m3侧压力：H总深度（m）侧压力系数 图 岩体自重垂直应力Hzzyx4）岩体自重应力场）岩体自重应力场13（1 1）岩体假定处于岩体假定处于弹性状态弹性状态 zx1由推出1得：01zyxyxE的取值有4种可能：14岩体由多层不同性质岩层组成时岩体由多层不同性质岩层组成时第j层底面应力：jiiijzh1jz

4、jjyjxznniiizh yx1jj1j第n层底面应力：1515 . 0（2 2）HeimHeim假设（塑性状态）假设（塑性状态） 当原始应力超过一定的极限，岩体就会处于潜塑状态或塑性状态。（相当于 ）16（3 3）岩体为理想松散介质）岩体为理想松散介质 （c=0,风化带、断层带） 由极限平衡理得sin1sin1zxsin1sin1zyzxxzsin17（4 4）当松散介质有一定粘聚力时）当松散介质有一定粘聚力时 (c0 )(c0 )sin1cos2sin1sin1cHx侧压力为：侧压力为：18注：当 说明无侧压力 sin1cos2CHO0 x0 x无侧压力深度 195)5)地质构造应力地质

5、构造应力205)5)地质构造应力地质构造应力Fujianshanghang，某地应力场某地应力场受断层影响情况受断层影响情况215)5)地质构造应力地质构造应力Hebeihandan，某旋转地应力场某旋转地应力场受旋钮构造影响。受旋钮构造影响。22图图 地形对初应力的影响地形对初应力的影响6）地形、地表剥蚀对地应力影响237 7）水压力、热应力）水压力、热应力 a.孔隙水压力、流动水压力(影响小)、静水压力（悬浮作用） b.一般地温梯度： 岩体的体膨胀系 数： ，岩体弹模E=104MPa；地温梯度引起的温度应力 约为： zMPazMPaEzT003.0101003.045 z-z-深度/m。温

6、度应力是同深度的垂直应力的1/9，并呈静水压力状态。-510 100/3mC244.1.4 4.1.4 地壳浅部（地壳浅部（3000m3000m以内）地应力分布的主要规律以内）地应力分布的主要规律 1）地应力是一）地应力是一个具有相对稳个具有相对稳定性的非稳定定性的非稳定应力场，它是应力场，它是时间和空间的时间和空间的函数。函数。254.1.4 4.1.4 地壳浅部（地壳浅部（3000m3000m以内）地应力分布的主要规律以内）地应力分布的主要规律 垂直应力 随深度线性增加。平均密度约为27KN/m3kPaHv272）垂直应力随深度的变化规律）垂直应力随深度的变化规律26垂直应力平均水平应力K

7、3.0100KZ5.01500KZ4.1.4 地壳浅部（地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律以内）地应力分布的主要规律 3）水平应力普遍大于垂直应力；）水平应力普遍大于垂直应力；4）平均水平应力与垂直应力之比随深）平均水平应力与垂直应力之比随深 度增加而减小，且趋近于度增加而减小，且趋近于1274.1.4 地壳浅部（地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律以内）地应力分布的主要规律 5）最大水平主应力与）最大水平主应力与 最小水平主应力随最小水平主应力随 深度增加线性增长深度增加线性增长6）最大水平主应力与）最大水平主应力与 最小水平主应力之最小水平主应力之 差随深度增加而增差随深度增加而增 大大7090110130150170190210230250036