力学专业课-岩石岩体

第四章地应力及其测 地应力的概念 地应力成因及 地应力测量的基本原理及方一、地应力的概 ++++++++++

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∧ ∧↑↑二、地应力的研究意 2、原岩应力是涉原始资料1）在地球物理领域，科学家们汇集了全球陆地与海底大量的地应力测资，制地应分图并用于建立地壳构造模型和研究地壳运动规律，这项工程促进了地球动学包括 机研的展。2）在采矿工程领域，原岩应力的大小和方向是井巷断场矿山压力控制的最主要依据之一。 因此，地应力是确定工程岩体力学属性、进行工程岩体的稳定性分析、实现岩体工程设计和决策科学化的前提。三、地应力的研究历1、国1878年海姆提出天然应力1932年，在胡佛水坝下的隧道中，首次测点。大部分是浅部，最深5108米（密2、国 第四章地应力及其测量 地应力的概念 地应力成因及 地应力测量的基本原理及方一、地应力的成1、组成

Vh 1V

pwg(hz)

拉张 挤压（一）分区性（以中国为例以东经100～105o为界分东西两强度上：西强东弱（西高东低NNE-SSW为主，东：近E-W 西南东南北1迹线：N-NE-（二）铅直应力VV（三）水平应力（1、岩体中天然应力常以水平应力为主，即v，特别是hmax>v,据统计资料：≈0.8~3.0，说明岩体中水平天然应 区现代构造应力场的控制; 各向异性，即h1≠h2，我国华北hmin/hmax≈0.2~0.8，华南hmin/hmax≈0.3~0.75。原因a.岩体各向异性;b.构造运3、水平天然应力以压应力为主，仅在一些裂谷平应力为拉应力的现象。（四）天然应力比值系数与深度z

水平应力场—两个应力轴近水平，或与水平非水平应力场—水平应力与水平面夹45（六）高天然应标开挖洞室时，常产生岩爆收敛变形大，使开挖断面变小软弱夹层内的物质被挤出，节理闭合饼状岩心水下开挖无水渗七、影响天然应力的因1、地形起1）水平应力向负地形集中，向正地形2）在斜坡附近，应力方向发生偏+++++++++++2、地表剥

原地h

0 剥 z0

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gz0

g(z0z)

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o1g(0z0

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z1 1

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1该式说明：剥蚀后，岩体中一点增大了，当△Z大到一定值时，必有>1的情况出现。3、结构………4、岩体性硬岩往往可积累较高的应力，而软岩则 产生温度应第四章地应力及其测量 地应力的概念 地应力成因及 地应力测量的基本原理及方自重自重应力理大地水准大地水准测天然应力测地变形量地变形量三角网测震源机制GPS测地质构造简单、地层平缓、当地侵蚀基

z·Ah z·Ah

1V 2

1nn

i

2z2·3 ·…A…

E||

h2 1

i3z…Az…A· EVV

1 1

V二、天然应力的水应力恢复法（扁千斤顶法）套芯应力解除法光弹声发射 AA

t水压力随时间的变化曲

hmaxh

3hminhmax3hhmaxtAA

t

hhmax3psthmin：hmax：hmax3ps hmintpc1hminhminhminhmax3pt pcv破裂平行于hmax，垂直于hmin，破裂方向千斤油步骤

千斤顶压力②刻槽应力释放、变 d0→③安装扁千斤顶 应力恢复d→d0，到d=d0时的千斤顶~④W当测得侧壁应力R和底板应力W时，则有:

3w81w8

1838

··

仪器 +++++ +++++

套芯解钻

放应变

同心套应力计位移恢 应力应力计ua

②计算公式：应变计互成45°，据上式ua

R(13)2(13)cos2 ubR(13)2(13)cosucR(13)2(13)cos

45) 90)

45° cos(90)sin,cos(180)

1uRu

(13)2(13)cos2(13)2(13)sin2 uc

R(13)2(13)cos2用消元法解三元一次方程，得(uaub)2(uaub)2(ubuc22

(uaub)(uaub)2(ubuc

22ubua21tg21

ua

(uaub)2(uaub)2(ubuc)2(ucua

2(uaub)22(uaub)2(ubuc)2(ucua

2 3(u2tg2