【川藏铁路拉林段地应力特征分析案例9800字】

①待测岩体为各向同性、均质连续的弹性体；②待测岩体为完整的、非渗透性的；③钻孔孔轴方向与地应力的一个主方向一致。但需要特别注意的是：该假设并非完全必要。即使钻孔轴向方向与地应力主方向不一致，钻孔孔壁待测岩体也会因之破裂。图3-1水压致裂法力学模型根据弹性力学知识及理论，假设在一无限大的平板中有一半径为r的圆型钻孔，根据前面假设的钻孔孔轴方向与地应力的一个主方向一致，则另外两个地应力主方向平行于此平面，假设两个主应力分别为和，此时在平面上一点P处的应力值可表示为：式中:——P点处的径向应力；——P点处的切向应力；——P点处的剪应力；——P点至圆孔中心的距离；——为圆孔半径；若，当时，此时的应力状态即为钻孔孔壁处的应力状态，此时P点的应力状态：当和时，取得最大值，即：当和时，取得最小值，即：根据上述公式及理论可知，当向钻孔不断注入高压液体（水）时，随着压强的不断增大，孔壁岩体将在最小切向应力A和A’处即发生破坏和变形，破裂方向与最小主应力方向垂直，破坏向深处发展会降低钻孔中液体压力，所以成功的实验有且仅得到两条对称的裂缝。此时，A点与A’点处临界破裂压力可表示为：其中，表示临界破裂压力，表示围岩抗拉强度，表示围岩空隙压力。岩体孔壁破裂后，如果继续注射液体，增加压强，岩体裂缝将向更深处扩展过去，如果立即停止加压，由于地应力场的存在，岩体裂缝将停止扩展，裂缝将迅速趋于闭合，通常把维持临界闭合状态的平衡压力称为瞬时闭合压力，此时压力等于最小水平压力，即：，一般水压致裂法中，分别用和分别代表最大水平主应力和最小水平主应力，即可得到最小水平主应力公式为：瞬时闭合压力可以通过水压致裂法测试得到。再次对封隔断注射高压液体并且使得裂缝重新张开，由于此时岩石已经发生破裂，岩石的抗拉强度，此时使得裂缝重新张开的压力可以表示为：进而可得到，最大水平主应力表示式为：式减去式即可得到岩石的抗拉强度：水压致裂法中，垂直应力等于上覆岩体的重力表示，即：其中，为上覆岩层的数目，表示岩层的平均密度，表示当地重力加速度，表示为岩层的厚度。故水压致裂法所测钻孔中的最大水平主应力、最小水平主应力和垂直应力可表示为：1.1.3钻孔分布根据中铁二院工程集团有限责任公司拉林段地应力测量资料，钻孔沿线长度237.092km，采用水压致裂法钻孔测量，得到13个测孔，83个测点数据，分布在川藏铁路拉林段12个隧道的不同里程处，测点埋深分布于96~1221m范围内。钻孔点岩性以千枚岩、炭质千枚岩、花岗岩和闪长岩为主，岩层比较完整，岩芯采取率较高，岩石质量指标RQD基本在95%以上。数据包括最大水平应力()、最小水平应力()、垂直应力()，以及主应力方向等。其钻孔分布图见图3-2。图3-2川藏铁路拉林段地应力钻孔分布图1.2地应力方向和结构分析中国地震局地球物理研究所和地壳应力研究所根据水压致裂、钻孔崩落、震源机制解和应力解除等资料，结合活动构造和板块运动架构，建立和不断完善中国大陆地壳应力环境基础数据库，并且编制了中国现代构造应力场图（图3-3）。图3-3表明，我国大陆地应力方向结果在不同区域具有差异性，其中青藏高原最大主应力方向总体为NNE和NE方向，华北-东北地区最大主应力方向总体为NEE方向，而华南地区最大主应力方向为NWW方向。但在大尺度上地应力方向整体表现出规律性。我国大陆现今水平最大主应力方向总体上以青藏高原为中心呈辐射状分布，从西向东，其地应力方向从近NS向顺时针旋转至NNE、NE、NEE和SE方向。反映了中国大陆构造应力场强度的主要来源是印度板块与欧亚板块的强烈碰撞。岩石受应力作用产生构造变形，能量以弹性应变能的形式贮存在岩石中，经过一段时间应变积累并超过岩石极限应变后会突然滑动，即产生地震。因此，地震的震源机制解可反映震源区的现今构造应力场和构造变形特征。通过震源机制解分析可获得、张应力轴-T轴、零轴-B轴和压应力轴-P轴。虽然压应力轴和压应力轴直接反映的是震源区地震前后应力状态的变化，而不是震源区构造应力本身的变化，并且两个应力轴与构造应力的最大主压应力轴和最小主压应力轴成一定的角度，单身在绝大多数板块内，震源机制解的压应力轴（P轴）仍然是最大主应力方向的一个较好的近似[[]ZOBACKML,ZOBACKMD.StateofstressinconterminousUnitedStates[J].JournalofGeophysicalResearch,1980,85:6113-6156.]。Anderson[[]AndersonEM.1951.TheDynamicsofFaultingandDykeFormationwithApplicationtoBritain[M].Edinburgh:OliverandBoyd.]根据断层应力关系以及几何形态，将断层划分为走滑断层、正断层和逆断层三个基本类型，并将断层区域应力场简化为二维应力场（水平最大主应力、水平最小主应力、垂向应力），不同的应力结构会引发不同性质的断层活动，即正断型、走滑型和逆断型断层所对应的应力结构及震源机制解明显不同，分别为：正断型，；走滑型，；逆断型，。[]ZOBACKML,ZOBACKMD.StateofstressinconterminousUnitedStates[J].JournalofGeophysicalResearch,1980,85:6113-6156.[]AndersonEM.1951.TheDynamicsofFaultingandDykeFormationwithApplicationtoBritain[M].Edinburgh:OliverandBoyd.图3-3中国现代构造应力场图1.2.1拉林段地应力方向和结构整理川藏铁路拉林段地应力方向，得到36个地应力方向数据，将数据罗列在表表3-2中，对各测点最大主应力的方位角进行统计，统计数据见表，以10度为一个区间，有10个在0°～10°之间，有9个在10°～20°之间，有4个在20°～30°之间，5个在340°～350°之间，8个在350°～360°之间。统计区间内方向出现的频数，绘制极坐标方向玫瑰图。考虑最大主应力是成对出现的，绘制极坐标方向玫瑰图见图3-4。表3-2川藏铁路拉林段实测地应力方向数据深度(m)方向深度(m)方向深度(m)方向857.1~857.8N11°E234.2~235.0N18°E357.2~357.8N6ºE218.4~219N11ºE471.4~472.2N19°W391.8~392.4N6ºW656.8~657.4N11ºE181.46~184.26N2~6°E150.0~150.8N6°W~N1°E402.5~401.1N11ºE302.2~302.8N24ºE622.4~621.0N7°E298.7~299.3N11ºW458.4~459.0N24ºE361.05~361.85N7°W194.10~194.90N12°E407.5~408.1N27ºE227.4~228N7ºE279.80~280.60N13°W789.7~790.3N30ºE462.1~462.7N7ºE1138.4~1139.0N13ºE381.4~382.0N5°W582.6~581.1N7ºE394.52~395.32N14°W201.4~202N5ºE101.4~104.2N8°E501.66~502.46N15°W276.4~277.0N5ºW95.5~96.1N8ºW351.4~352.0N15ºE521.6~524.4N6°E225.87~226.67N9°W321.2~321.8N17ºE191.8~192.4N6ºE205.6~206.1N9ºW图3-4川藏铁路拉林段实测地应力方向玫瑰图由图3-4可知，拉林段最大主应力方向分布于N19°W~N30°E之间，优势方向为N5ºE，近南北向。这与我国大陆现今水平最大主应力方向在青藏高原为NS走向一致，也与欧亚板块与印度洋板块碰撞方向一致，说明本文所测数据可靠性较高。本文按照地应力结构的分类，比较三大主应力的相对大小，进而确定相应测点的地应力结构，将川藏铁路拉林段实测数据计算得到川藏铁路拉林段实测地应力结果，结果见表3-3：表3-3川藏铁路拉林段实测地应力结构类型占比类型正断型走滑型逆断型数量（例）13943百分比1.2%47.0%51.8%从表3-3中结果可知，川藏铁路拉林段以逆断-走滑为主，其中有43个逆断型地应力结构，占所有数据51.8%，有39个走滑型地应力结构，占所有数据47.0%，少量即只有一个测点数据为正断型地应力结构，占所有数据的1.2%，这代表着川藏铁路拉林段既经过水平作用主导，挤压作用强烈的地区，又经过以走滑性质为主的地区。考虑到川藏铁路经过特底斯喜马拉雅弧、拉萨地块、东构造结以及雅鲁藏布江缝合带，本文将尝试按照地质构造进行分区讨论川藏铁路拉林段的应力方向和结构。本文从以下三种不同地质分区进行分析讨论。1.2.2雅鲁藏布江缝合带内外对比雅鲁藏布江缝合带又称印度河-雅鲁藏布江缝合带，是印度-亚洲碰撞事件的地质标志，是新特提斯洋盆的开启、消减和闭合的位置所在，缝合带内以蛇绿混杂岩为主。缝合带主体呈东西向弧形状展布，雅鲁藏布江缝合带东端是喜马拉雅造山带的东构造结，西端则是喜马拉雅造山带的西构造结[[][]许志琴,杨经绥,李海兵等,2011.印度-亚洲碰撞大地构造.地质学报[J],85:1-31.川藏铁路拉林段沿雅鲁藏布江缝合带展布，本文根据钻孔数据跟缝合带的位置关系进行地应力分区讨论。将数据分成缝合带内和缝合带外两类数据，有3个测孔（10，11，12号测孔），15个测点位于缝合带内，其余10个测孔，68个测点位于缝合带外（北侧），统计测点数据进行结构和方向分析，结果见图3-4和表3-5。表3-4川藏铁路拉林段测点地应力结构分布类型分区位置数量正断型走滑型逆断型雅鲁藏布江缝合带内1500100%雅鲁藏布江缝合带外（北侧）681.4%57.4%41.2%图3-5雅鲁藏布江缝合带内外地应力方向图由表3-4可知，雅鲁藏布江缝合带内测点地应力类型全是逆断型；雅鲁藏布江缝合带外主要是走滑型和逆断型，有1例为正断型。这与张永双等人研究的雅鲁藏布江缝合带是逆冲断层作用为主的渐新世-中新世强烈挤压逆冲变形带结论相一致，而由图3-5可知，雅鲁藏布江缝合带内地应力优势方向为N5ºE，其所受两大板块碰撞影响，构造水平应力强烈。雅鲁藏布江缝合带外地应力方向为N15ºE。1.2.3喜马拉雅弧和东部构造结对比喜马拉雅弧是印度板块与欧亚板块发生碰撞后，强烈挤压作用使喜马拉雅山距今20Ma作用开始隆升形成的。其长度超过2000km。喜马拉雅弧分布了一系列的逆断型断层，如主边界断裂（MBT）、主中央断裂（MCT）、主前锋断裂（MFT）。并且喜马拉雅弧拥有大范围的推覆构造。大陆碰撞过程中，推覆体和逆断断层逐渐由结合带向前陆方向迁移，即向弧前一侧，依次形成越来越新的推覆体和逆断断层，喜马拉雅弧断裂带的活动顺序也由北至南逐渐转移，越往南越年轻[[]金性春.板块构造学基础[M]，上海科学技术出版社，第一版，1984，P169-177.]。喜马拉雅东构造结位于我国西藏林芝地区，是指喜马拉雅造山带东部，以南迦巴瓦峰为中心的弧顶部位，由冈底斯—拉萨地块、雅鲁藏布江结合带和印度地块组成。东构造结以高喜马拉雅角闪岩相—麻粒岩相正负片麻岩为主，东边界是阿尼桥断裂、西边界是东久—米林断裂和北边界是嘉黎断裂，其西部和南部是发育冈底斯岛弧岩浆岩带，东边界和北边界则是发育白垩纪岛弧沉积形成的结合带残余[[]金性春.板块构造学基础[M]，上海科学技术出版社，第一版，1984，P169-177.[]张进江,季建清,钟大赉,等.东喜马拉雅南迦巴瓦构造结的构造格局及形成过程探讨[J].中国科学(D辑:地球科学),2003(04):373-381.本文把测点数据按照喜马拉雅造山带分为特提斯喜马拉雅弧和东部构造结两部分分析，有4个测孔（1，2，3，4号测孔），29个测点位于东部构造结，其余9个测孔，54个测点位于喜马拉雅弧，统计结果见图3-5和表3-5。表3-5川藏铁路拉林段测点地应力结构分布类型分区位置数量正断型走滑型逆断型喜马拉雅弧541.8%38.959.3%东部构造结29062.1%37.9%图3-6喜马拉雅弧和东部构造结地应力方向图由表3-5可知，喜马拉雅弧测点地应力类型大部分为逆断型，其次为走滑型，有少数正断型；东部构造结大部分为走滑型，其次为逆断型，未见正断型。根据板块碰撞理论，喜马拉雅弧部分主要是大陆碰撞，东部构造结是大陆溢出。实测结果与宏观板块碰撞理论相符。由图3-5可知，地应力优势方向由喜马拉雅弧的SN向东部构造结的近N15ºE方向顺时针偏转。1.2.4拉萨地块和特提斯喜马拉雅地块对比拉萨块体地处欧亚板块南缘，在新生代与印度洋板块的碰撞形成了喜马拉雅造山带[[]董昕,张泽明,向华等.青藏高原南部拉萨地体的变质作用与动力学[J].地球学报,2013,34(03):257-262.]。块体基底主要以元古代变质岩为主，沉积盖层主要以古生代、中生代岩层为主[[]王二七,B.C.Burchfiel,季建清.东喜马拉雅构造结新生代地壳缩短量的估算及其地质依据[J].中国科学(D辑:地球科学),2001(01):1-9.]。拉萨块体构造变形在晚侏罗世以走滑-挤压为主，晚白垩世以挤压为主，新近纪以走滑-挤压为特征，晚第四纪以近南北和北西西走向的右旋走滑断裂为主[[]唐方头,宋键,曹忠权等.最新GPS数据揭示的东构造结周边主要断裂带的运动特征[J].地球物理学报,2010,53(09):2119-2128.[]董昕,张泽明,向华等.青藏高原南部拉萨地体的变质作用与动力学[J].地球学报,2013,34(03):257-262.[]王二七,B.C.Burchfiel,季建清.东喜马拉雅构造结新生代地壳缩短量的估算及其地质依据[J].中国科学(D辑:地球科学),2001(01):1-9.[]唐方头,宋键,曹忠权等.最新GPS数据揭示的东构造结周边主要断裂带的运动特征[J].地球物理学报,2010,53(09):2119-2128.[]BURGJP,CHENGM.TectonicsandstructuralformationofsouthernTibet,China[J].Nature,1984,311：219-221.[]BURCHFIELDBC,CHENZ,HODGESKV,etal.TheSouthTibetanDetachementSystem,Himalayanorogen：extensioncontemporaneouswithandparalleltoshorteninginacollisionalmountainbelt[J].GeologicalSocietyofAmericaSpecialPaper,1992,269：1-41.依据世界应力图数据库和中国大陆地壳应力环境基础数据库，按拉萨地块和特提斯喜马拉雅地块分别统计地应力类型和地应力方向，应力数据包括1935-2014年期间142次4.0级以上地震的震源机制解、10个断层滑动反演、4个应力解除和1个水压致裂（图3-7），其中拉萨地块有109个应力数据，特提斯喜马拉雅48个数据。结果见表3-6、图3-8和图3-9。图3-7拉萨地块和特提斯喜马拉雅地块地应力结构类型NF.正断型;SS.走滑型;TS.逆断-走滑型;NS.正断-走滑型;TF.逆断型;U.应力状态未知表3-6拉萨地块和特提斯喜马拉雅地块地应力结构类型占比分区位置正断型正断-走滑型走滑型逆断型逆断-走滑型拉萨地块59.6%2.8%31.0%0.9%0特提斯喜马拉雅54.2%4.1%31.2%2.1%2.1%图3-8拉萨地块地块地应力方向图3-9特提斯喜马拉雅地块地应力方向由表3-6可知，拉萨地块和特提斯喜马拉雅应力结构大部分为正断型，其次为走滑型，逆断型仅2例。由图3-8和3-9可知，特提斯喜马拉雅地块和拉萨地块地应力优势方向虽基本为南北方向，但特提斯喜马拉雅地块优势方向稍偏东。以缝合带为界，缝合带以南的特地斯喜马拉雅地块属于主动盘，缝合带以北的拉萨地块属于板块碰撞的被动盘。拉林段地应力优势方向更接近于主动盘，但地应力结构与相邻地块均不相同，说明雅鲁藏布江缝合带是两大地块的分界线，这些宏观规律与板块构造学勾画的青藏高原南缘地应力场格局相符。1.3断层摩擦系数根据库伦准则可知，断层出现滑动的条件是该断层面上的剪应力大于或等于摩擦滑动阻力。Zoback等人[[]ZobackMD,HealyJH.1984.Friction,faultingandinsitustress[C].AnnalesGeophysicae.2(6);689-698.,[]ZobackMD,HealyJH.1992a,Insitustressmeasurementsto1.5kmdepthintheCajonPassScientificResearchBorehole:Implicationsforthemechanicsofcrustalfaulting[J].JournalofGeophysicalResearch,97(B4):5039-5057.]认为应在库伦准则应考虑空隙水压力的影响，他认为在发生断层滑动的临界状态时，最大有效主应力与最小有效主应力之比和摩擦系数[]ZobackMD,HealyJH.1984.Friction,faultingandinsitustress[C].AnnalesGeophysicae.2(6);689-698.[]ZobackMD,HealyJH.1992a,Insitustressmeasurementsto1.5kmdepthintheCajonPassScientificResearchBorehole:Implicationsforthemechanicsofcrustalfaulting[J].JournalofGeophysicalResearch,97(B4):5039-5057.其中：为最大主应力值，为最小主应力值，为最大有效主应力，为最小有效主应力，为孔隙压力，为断层摩擦系数。岩体断层面将要发生滑动时，其断层面最大有效主应力与最小有效主应力之比大于，如果小于此值时，岩体断层面能够保持稳定。由于考虑到断层接触的复杂性，同时断层滑动受多种条件的控制，所以通过库伦准则来准确判断断层的滑动尚有一定的不足，但是许多学者认为库伦准则可以对断层滑动危险性和区域稳定性进行评价。Byerlee[[]BYERLEEJ.Frictionofrocks[J].PureandAppliedGeophysis，1978，116(4/5):615-626.]通过多种类型的岩石进行试验，得到大多数岩石的断层摩擦系数在0.6~1.0之间。张伯崇[[]BYERLEEJ.Frictionofrocks[J].PureandAppliedGeophysis，1978，116(4/5):615-626.[]张伯崇，苏恺之.长江三峡坝区地壳应力与孔隙压力综合研究[J].1996.北京:地震出版社.当时，断层可能产生滑动的最大主应力上限值关系式：当时，断层可能产生滑动的最大主应力下限值关系式：首先将各个数据点进行地应力结构分类，分成逆断型、走滑型和正断型三种地应力结构，再通过相应地应力结构来确定相应的最大主应力（）和最小主应力（），然后将对应川藏铁路拉林段数据代入到上述两个主应力关系式，得到相应的关系图（图3-10），从图中可以看到，11号孔所有数据测点，1号孔和7号孔部分测点处于断层危险区域，即发生断层失稳性可能性较大。图3-10川藏铁路拉林段最大主应力与最小主应力关系图在考虑孔隙水压力的作用下，通过最大剪应力与平均主应力的比值可以反映应力累积情况，并将比值定义为应力累积系数，用符号表示，并且应力累积系数与断层摩擦系数存在相关关系：王成虎等人[[]王成虎,宋成科,郭启良等.利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累[J].地球物理学报,2014,57(01):102-114.]认为反映了研究区断层面的剪应力相对大小，可以用来表征研究区应力积累水平，并且通过资料分析和实验研究得到：当<0.3时，说明研究区应力累积水平较低，其区域断层稳定性较好，而>0.5时，说明研究区应力积累水平较高，区域内环境有利于断层滑动。[]王成虎,宋成科,郭启良等.利用原地应力实测资料分析芦山地震震前浅部地壳应力积累[J].地球物理学报,2014,57(01):102-114.参考Townend等人[[]TownendJ,ZobackMD.Howfaultingkeepsthecruststrong[J].Geology,2000,28(5):399-402.[]TownendJ,ZobackMD.Howfaultingkeepsthecruststrong[J].Geology,2000,28(5):399-402.表3-7应力累积系数结果埋深（m）埋深（m）埋深（m）埋深（m）960.442530.323920.205830.231040.422530.443950.265960.301350.622770.283950.426230.281470.342800.434030.256430.241510.642810.304080.286570.261840.622980.214160.287060.291920.402990.244400.377320.241950.463020.314450.287820.292020.443020.334490.187900.222030.613060.294590.418060.272060.343070.414620.238060.262120.473210.304670.258530.242150.403220.274720.348570.302190.373350.324770.219390.262230.633520.364880.319540.292250.413520.344900.4710320.292260.463550.295020.4910720.282280.433570.295240.2911380.282350.353630.465570.2911550.282430.633820.395590.3012210.222510.653820.295780.22图3-11应力累积系数随埋深分布图图3-11结果可以看出，川藏铁路拉林段在埋深较深时，其地应力累积水平较低，在浅层，应力累积水平不一，11号孔应力累积水平较高，工程穿过此区域时，小心此区域通过断层活动释放地应力，其他孔应力累积水平正常。可以正常通过。1.4地应力随埋深的关系1.4.1垂直应力随埋深的关系本文垂直地应力实测资料都是通过水压致裂法所测得，其测深为96-1221m，本文对所测量范围内的垂直应力数据资料进行拟合分析，得到川藏铁路拉林段地应力特征垂直应力随埋深的线性分布规律。结果见图3-12。图3-12川藏铁路拉林段垂直应力随埋深关系图图3-12表明，沿埋深总体上呈线性分布。本文采用最小二乘法进行线性回归分析。结果见公式4-1。式中：垂直应力单位为MPa，埋深h单位为m。从相关性来说，其拟合公式拟合度高达0.9996。其线性公式完全可以反映出雅鲁藏布江缝合带垂直地应力情况，该地岩性不一，存在以千枚岩为主的变质岩，以及以花岗闪长岩属于岩浆岩。其相应容重取值不一，变质岩平均容重取为26kN/m3，岩浆岩平均容重取为26.5kN/m3。其区域垂直应力与岩浆岩和变质岩之间的自重值基本相等。海姆和金尼克等人假说垂直应力与上覆岩层的自重相等。这与本文所求垂直应力结果一致。1.4.2水平应力随埋深的关系本文最大水平地应力和最小水平应力实测资料都是通过水压致裂法所测得，其测深为96-1221m，本文对所测量范围内的最大水平地应力和最小水平应力数据资料进行拟合分析，得到川藏铁路拉林段地应力特征最大水平地应力和最小水平应力随埋深的线性分布规律。结果见图3-13和3-14。图3-13川藏铁路拉林段最大水平应力随埋深关系图图3-14川藏铁路拉林段最小水平应力随埋深关系图川藏铁路拉林段最大水平地应力运用最小二乘法得到研究区线性拟合方程为：，其拟合度为0.6905，其代表着川藏铁路拉林段应力增加梯度为0.0194MPa/m，其地表地应力为7.832MPa。川藏铁路拉林段最大水平地应力运用最小二乘法得到研究区线性拟合方程为：，其拟合度为0.776，其代表着川藏铁路拉林段应力增加梯度为0.0144MPa/m，其地表地应力为4.6455MPa。1.4.3侧压力系数随埋深的关系E.T.Brown等人[14]汇总了世界范围内地应力测量结果，得到平均水平应力与垂直应力之比随深度的变化呈现双曲线形式。其侧压力系数公式为：其中：为侧压力系数，为最大水平地应力，为最小水平地应力，为垂直应力。王艳华、杨树新和景锋等人对中国大陆地应力的侧压力系数随埋深的关系进行研究，发现侧压力系数随埋深变化是双曲线形式。此后，包括我国在内的许多学者对全球多个地区的地应力测量数据进行了研究，发现各地平均水平应力与垂直应力之比随深度的变化呈现双曲线形式[10,14]。本文将川藏铁路拉林段实测地应力数据代入侧压力系数公式，得到相应的侧压力系数结果，将结果做成散点图并且进行非线性拟合得到相应的双曲线方程。图3-15川藏铁路拉林段侧压力系数随埋深关系图其侧压力系数拟合方程为：，从上述图可以看见，500m以后，侧压力系数基本在1.0左右附近波动。除前文提到的转换深度研究外，Gay[[]GayN.C.1975.In-situstressmeasurementsinSouthernAfrica[J].Tectonophysics,29:447-459.]基于深度达到2500m的钻孔数据，发现了存在转换深度的现象，自转换深度以下，水平应力不再大于垂直应力。JUWei等人[[]JUWei,JIANGBo,QINYong,etal.Thepresent-dayin-situstressfieldwithincoalbedmethanereservoirs,YuwangBlock,LaochangBasin,southChina[J].MarineandPetroleumGeology,2019,102:61-71.]提出在地壳较浅处，同深度情况下，最大水平应力一般大于垂直应力，所以地壳浅处最大主应力是最大水平地应力，但最大水平地应力随埋深的递增梯度要小于垂直应力，在超过某个临界深度后，最大主应力变为垂直应力，把这个临界深度称之为转换深度。2002年，苏生瑞[[]苏生瑞，黄润秋，王士天.断裂构造对地应力场的影响及其工程应用[M]北京：科学出版社，2002：1-87.]提出，侧压力系数随深度而减小，但在不同地区，变化的速率很不相同：在深度不大的情况下，的值相当分散，随深度增加，该值的变化范围逐步缩小，并趋近于1，说明在地壳深部有可能出现静水压力状态。2012年，杨树新等人[43][]GayN.C.1975.In-situstressmeasurementsinSouthernAfrica[J].Tectonophysics,29:447-459.[]JUWei,JIANGBo,QINYong,etal.Thepresent-dayin-situstressfieldwithincoalbedmethanereservoirs,YuwangBlock,Laoc