地应力及其测量.ppt

地应力及其测量 第一页，共29页 * 本节主要内容 1概念 2研究地应力的必要性 3地应力的成因 4地壳浅部地应力分布的一般规律 第二页，共29页 * 4.1 概述 4.1.1地应力的概念 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。 第三页，共29页 * 4.1.2 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，经验类比法有不足。 第四页，共29页 * c) 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。 第五页，共29页 * 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1～2倍，甚至更多。 e) 对地应力的传统认识有误。 1912年A.Heim 1926年A.H.Динник 第六页，共29页 * 4.1.3 地应力的成因 1）地幔热对流 第七页，共29页 * 4.1.3 地应力的成因 地幔热对流－－（碰撞、俯冲、海岸） 第八页，共29页 * 4.1.3 地应力的成因 2）板块边界受压 第九页，共29页 * 4.1.3 地应力的成因 中国地 震 带 分 布 第十页，共29页 * 4.1.3 地应力的成因 3）岩浆侵入 第十一页，共29页 * 4.1.3 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 4）岩体自重应力场 第十二页，共29页 * （1）岩体假定处于弹性状态 由 推出 得： 的取值有4种可能： 第十三页，共29页 * 岩体由多层不同性质岩层组成时 第j层底面应力： 第n层底面应力： 第十四页，共29页 * （2）Heim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 ） 第十五页，共29页 * （3）岩体为理想松散介质 （c=0,风化带、断层带） 由极限平衡理得 第十六页，共29页 * （4）当松散介质有一定粘聚力时 (c0 ) 侧压力为： 第十七页，共29页 * 注：当 说明无侧压力 无侧压力深度 第十八页，共29页 * 5)地质构造应力 第十九页，共29页 * 5)地质构造应力 Fujianshanghang， 某地应力场 受断层影响情况 第二十页，共29页 * 5)地质构造应力 Hebeihandan， 某旋转地应力场 受旋钮构造影响。 第二十一页，共29页