第二章 地壳岩体的天然应力状态

第二章地壳岩体的天然应力状态2.1基本概念及研究定义2.1.1岩体应力的一些基本概念地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。人类从事工程活动，在岩体天然应力场内，因挖除部分岩体或增加结构面而引起的应力，称为感生应力。

按成因，可对构成岩体应力的各组分作如下分类：岩体应力：天然应力和初始应力（virginalstress）

自重应力（gravitationalstress）

构造应力（tectonicstress）活动的（activetectonicstress）剩余的（residualtectonicstress）

变异及残余应力（alteredandresidualstress）

感生应力（inducedstress）

⑴.自重应力：在重力场作用下生成的应力为自重应力。在地表近水平的情况下，重力场在岩体内的某一任意类形成相当于上覆岩层重量的垂直正应力σv。σv=γh（r为岩石的容重；h为该点的埋深；σv相当于该点三向应力中的最大主应力。）由于泊松效应（即侧向膨胀）造成水平正应力σh，相当于三向应力中的最小应力：

（μ为岩体的泊松比，N。称为岩体的侧压力系数。）

对于大多数坚硬岩体：μ为0.2～0.3，即N。为0.25～0.43。对于半坚硬岩体:N。大于0.43；而且当上覆荷载大，下伏岩体呈塑流时，μ接近0.5，N。近于1，也就是说该点近于静水平应力状态。⑵构造应力岩石圈运动在岩体内形成的应力称为构造应力。构造应力又可称为活动构造应力和剩余构造应力。活动构造应力，即狭义的地应力，是地壳内现在正在积累的能够导致岩石变形和破裂的应力。剩余的构造应力是古构造运动残留下来的应力。⑶变异及残余应力变异应力：岩体的物理、化学变化及岩浆的侵入等引起的应力。具体来说是岩体的物理状态、化学性质或赋存条件的变化引起的，通常只具有局部意义，可统称为变异应力。残余应力：承载岩体遭受卸荷或部分卸荷时，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其他组分的约束，于是就在岩体结构内形成残余的拉、压应力自相平衡的应力系统，此即残余应力。2.1.2岩体天然应力状态类型目前有三种观点：⑴由瑞士地质学家海姆于1905-1912年提出的，他以岩体具有蠕变的性能为依据，认为地壳岩体任一类的应力都是各向相等的，均等于上覆岩层的自重，即：σx=σy=σv=rh⑵垂直应力为主的观点基于弹性理论提出的，认为岩体内的应力主要是重力场作用下形成的自重应力。⑶水平应力为主的观点近年来，大量的震源机制资料和应力实测资料清楚地揭示出地壳岩体内的应力状态存在着不同的类型，其中包括以下三种典型情况：①.中间主应力近于垂直，最大主应力σ1和最小主应力σ3近于水平，我国的大多数地区如邢台、新丰江、丹江口以及西南南北向构造均属这种类型。在这种应力状态下，如果发生破坏（或再活动）是沿走向与最大主压应力成约30°～40°左右交角的陡立面产生走向滑动性的断裂活动，此类三向应力状态称为潜在走向滑动型。

②.最小主应力轴σ3近于垂直，最大主应力与中间主应力轴近于水平。喜妈拉雅的前缘地区属于这种类型。在此种应力状态下发生的破坏，是逆断型的，即沿走向与最大主应力垂直的剖面X裂面产生逆断活动，故可称为潜在逆断型。③应力场中的最大主应力轴σ1垂直，其余两主应力水平分布。在地处大洋中脊轴部地带的冰岛地区测得的三向应力状态就是这种类型。此应力状态下发生的破坏（或再活动），是沿走向与最小主应力轴相垂直的面，发生正断性质的活动，故可称为潜在正断型。上述为三种典型情况，大多数地区接近其中某一种，有些地区应力状态属主应力轴倾斜的过度类型。总之大量实测资料表明，世界上大多数地区岩体内的天然应力状态是以水平应力为主。

2.1.3研究意义地壳岩体的天然应力状态与人类的工程活动关系极大，它不仅是决定区域稳定性的重要因素，而且往往对各类建筑物的设计和施工造成直接的影响。实践表明，在高应力区，地表、地下工程施工期间所进行的岩体开挖工作，往往能在岩体内引起一系列与卸荷回弹和应力释放相联系的变形和破坏现象，其结果是不仅会恶化地基或边坡岩体的工程地质条件，而且作用的本身有时也会对建筑物造成直接的危害。地壳开挖导致的岩体变形和破坏主要有以下几种类型：⑴基坑底部的隆起、爆裂和沿已有结构面的逆冲错动。

⑵边墙向临空方向的水平位移和沿已有的近水平的结构面发生剪切错动。⑶边墙或边坡岩体的倾斜。地下开挖产生的岩体变形和破坏也有不同的类型：⑴拱顶裂缝掉块； ⑵边墙内鼓张裂；⑶底鼓及中心线偏移； ⑷施工导坑缩径。此外，修建高坝、大型水库和深大的地下硐室等，常能在更大范围内天然应力的平衡，引起一系列诸如断层复活、水库地震以及大型岩爆等严重危害建筑物和人民生命财产的工程地质作用。对于天然岩体应力状态的研究，是工程地质工作者的一项重要任务。

2.2影响岩体天然应力状态的主要因素及其作用2.2.1地区地质条件及岩体所经历的地质历史对岩天然状态的影响

⑴岩体的岩性及结构特征对天然岩体应力状态形成的影响。a：岩体的岩性及结构特征决定着岩体的容重（γ）和泊松比（μ）等物理力学性质指标的大小，从而影响自重应力场特征（σv=γh）。b：在统一区域构造应力作用下，岩体内应力分布的特征主要取决于岩性、结构特征及其非均一性。c:岩体的岩性和结构特征决定着岩体的强度及其蠕变特征，因而决定了岩体承受及传递应力的能力。

⑵构造作用及其演变历史对岩体天然应力状态形成的影响。统计表明活动的构造应力对世界上大部分地区岩体的天然应力状态起着决定性的作用，而剩余构造应力作用仅局限于一些地区。

⑶区域卸荷作用对地壳表层岩体应力状态形成的影响。区域性的地表剥蚀卸荷作用在增大某些岩体内的水平应力方面有着重要的作用。对于侵入体，当岩体侵入时，由于岩体呈熔融状态侵入地下一定深处，其中的应力呈静水应力式分布。如下图所示：AB为原始地面，则岩体内任一深度h0+h处的P点的应力为：

σh=σv=γ(h0+h)此后，岩体经剥蚀而出露地表。随着岩体剥蚀卸荷，岩体内的应力随之而变化，但垂直应力σv与水平应力σh的变化幅度不同。假定剥蚀厚度为h0，则上述P点处的σv和σh

分别变为：

σv=γ(h0+h)-γh0=γhσh=γ(h0+h)-μ/(1-μ)×γh0=γh-((1-2μ)/(1-μ))×γh0(a)

可见地表卸荷在增大侵入岩体内水平应力方面起了重要作用。但卸荷作用在岩体内造成的高水平应力不具方向性，即σx=σy，所以与构造作用造成的各向不等的高水平应力区区别明显。

2.2.2

岩体内自由临空面附近的应力重分布及应力集中作用

岩体内自由临空面附近的应力重分布及应力集中作用是促使岩体内应力状态复杂化的另一个重要因素。岩体内的自由临空面包括地表的和地下的两类，前者主要是地表水流的切割造成的；而后者则与各种成因的地下洞穴的形成有关。河谷下切所引起的应力变化有以下几条规律：⑴主应力方向在河谷临空面附近发生明显的变化：最大主应力与临空面近于平行，而最小主应力则与之近于垂直。⑵最大主应力由内向外逐渐增大，至临空面达到最大值，而最小主应力则恰好相反，即由内向外逐渐减少，至临空面处变为零，有时甚至出现拉应力。与此相联系，剪应力在临空面附近，特别是在下部坡脚处，显著增大。

锦屏攻河谷段下切说后最排大主隙应力界分布锦屏光河谷羊下切固后剪抚应力衡分布猫图⑶通狱常将妄最大馆主应治力（毙或剪偶应力艘）在跃临空岗面附赠近增盘大（踪蝶或减离少）布的现玩象称安为应力遇集中爸，而将念变化怜后的努主应烈力与督初始孩应力蝴之比称为应力绍集中元系数颗。临空恋面附慢近的窝应力递集中嘱现象盟通常清在坡脚阵处及示河谷块底部表现锐得最死为强阳烈，交可达修原始宣应力存场中裂水平肾应力掘的三馒倍。因此焦，在冻高应闯力区部，河卖谷临佛空面逃附近启的应曲力集击中，浴往往秤使周浆围岩命体内松的应嘴力（径特别预是坡蛙脚和倘谷底四）超张过其理强度鸟，使岩借体发熊生破迹裂变致形，生成各类原表生结结构课面。而沿表层修岩体露内的孔应力办又因浴释放储而降储低，咽围绕楚河谷涨临空习面形顿成一献个应风力降毛低带绢，高向应力毁集中演区则朝向岩益体内辅部转贷移。值得谢一提的是旦，垂直怠于最碰大主津应力络的河导谷段糕，临空苦面附锈近的史应力形集中梨程度啊要比垃平行扩于最安大主辽应力徐的河政谷段高得色多。模型恭Ⅰ表吩示的捐是两撑长一西短的奖弹簧敌被同妈时固椒定在就两端衬的夹顷具之扣间。缺这样A、金B两类筋弹簧便因发弹生了完弹性役变形俩而处吐于不唉同的描受力燥状态远。但传是A类弹翠簧受剂到的吵是压硬缩变润形，花内部峡产生政压应舒力；而而B弹簧恐则因月处于怨引张林状态吩而产策生拉披应力斧。体躁系内露上述女两类巨应力汪的总嫩和彼推此相嗽等，趣故而崭整个载体系摧在外菠荷载耐为零矮的情抗况下然处于医内力衡平衡吉状态晶。2.俊2.股3棉岩予体切鞠割面着附近抄的残绢余应权力效怨应非均糕质的速承载漂岩体点，卸潜荷后酸，天丘然岩悄体内川形成白自我奴平衡俯的残觉余应均力体鸭系，架可用蚂图Ⅰ和及图她Ⅱ所杯示的浇力学搞模型锁来表前示。模型I然而页，天好然岩驱体大酿多是饼一种夹粘-枣弹性蛮介质甘，更旧符合隙于Ⅱ饥图所鉴示的闸沃依挣特流专变模狱型。迁与模专型Ⅰ早不同兵的是振，以童阻尼长器（肠粘滞泻性约羽束元福件）刮代替聋弹性宾约束吸元件B弹簧堂。因屑粘滞蓄元件蚕具有日流变劫性，陵故随兄着时雄间的劝推移汽，其舞内部主的拉高应力窄将不变断降弯低，问从而称导致暗整个乌应力万体系耳的松事弛。隔所以附，从整音体来做看，猜这类奴残余度应力注体系丽始终坡处于寺内力败缓慢代降低销的动睁平衡勒之中唱。力学耳模型II在自应我平棋衡的悉残余澡应力核体系鸟中，击起主娘导作初用的胞是约束仪元件泽，正是准由于宵它的掉存在仪，残质余应太力的挥形成筑才成榜为可骗能。崖“约工束元顽件”幸一旦瓦丧失贫其约束艳能力（例面如当满拉应养力超四过其驰抗拉泥强度刷时）樱，束晃缚于羞体系欠内的乳残余虫应变存能就个会突错然而事猛烈候地以敲膨胀找回弹伴和生等成垂仁直于晚卸荷经方向熔的引圣张裂哨面的勿方式酷释放仙出来标，对同以该市岩体四为地问基或薪环境鸭的结健构物是发生判影响准或危词害。2.砍3减我笑国地续应力折场的角空间塞分布仪及随脚时间机变化的规剑律2.兄3.舅1拍地锦应力锻场的愧空间逮分布闷及其届与板陆块运州动的豆关系2.北3.迅1.线1我荡国地个应力虚场的悼空间篇分布堂特点（1典）各地早最大锣主应艰力的歼发育尊呈明沙显的隶规律活性各地俭的σ1方向椅均与毕由各丽该点防向我浸国的童察隅拴和巴亮基斯方坦的扶伊斯惧兰堡倒联线漂所构贯成的箭夹角油等分矮线方茄向相争吻合友或相重近似家，仅吼在两遮侧边索缘地其带略茄有偏苏转，注即东讽侧向咐顺时菌针偏无转，河西侧锹向逆葱时针棕偏转传。（2尝）三向语应力弯状态棵及其章所决学定的现代骄构造作活动州类型呈有者规律径的空惩间分摧布：①潜勒在逆缎断型毅应力登状态倚区主右要分验布于孟喜马打拉雅削山前恭缘一胶带，腔其主貌要特舰点是比两个耳水平探主应拼力均贿大于池垂直超主应葱力。（σ3垂直，σ1和σ2水平略）②潜类在走决滑型基应力信状态龟区主伸要分漠布于呈我国省中西弹部广质大地恭区，予其主轧要特卵点是住只有份一个咽水平诵主应第力大越于垂杆直主窗应力倒，具歌中等牧挤压景区的配特征革。。（σ2垂直，σ1和σ3水平撒）③潜脑在正献断型抱和张锹剪性潮走滑洗应力巾状态状区主筛要分怒布于袍我国健的东胖部和古东北罪部，收其主要给特点惠是：区内驼新生禁代以避来正漠断层缺与地针堑或绘断陷绑盆地梳十分秘发育床，发贺育方解向NE尿、N钩EE那，推积突厚度忙数千部米；读区内KZ堆积晒具双宅层结咸构(污图2什-2雕0)，E充填汤断陷旦盆地收，N-吸Q掩埋允了E时期肠的地路堑和归地垒芳，形罩成了倦现代倒的低梨平的悠平原蕉地形听，横驰向差碧异小盾；区佳内地裹震由涝两个银方向幅断裂串引起草，即NN劳E向断曲裂的米右旋胳兼张饭性活摸动和NN腰W向断雪裂的轨左旋腾兼张红性活导动。卫星多影象售及天窜然地溜震的此震源励机制扩资料咳还揭香示，爸在西烟藏高蔬原内伍腹，还存思在着散一个巧局部赖潜在北正断蜜型应易力分怕布区豪(图候2—誓19伏)。逢该区天内广公泛地把发育教着可钱能是碗新生有代形海成的技近南趴北向惯的正贱断层坑和地鲁堑式乎的断震陷谷腊地。猎该区货天然效地震肿的震穿源机摘制也冲大多猴属正灾断层姜，且掏主拉涂应力副轴为销近东映西(图旗2—北21艺)。2.福3.箩1.差2略地应限力场裁的形北成与邻板块纯运动驰的关音系我国磨大部阔分地影区最洪大主品应力塑方向钞和量伪值的早上述蓬变化锄规律笛，完槽全是副由印薯度板碌块与居欧亚皱板块榨的碰旁撞、焰挤压罪所导菜致的陶。一糕般认痰为，才白垩发纪末木印度瞎板块并从西稿南向傲北北控东方突向推昆移，查并在顷始新相世中朽期末坦，即婶大约铅距今咱38乞00运万年号前与舒欧亚息板块洞相碰庙撞（作对接周）。疏此后教印度冬板块轨仍以间每年昼约5cm的速绒度向所北北草东方编向推泪进，待这样砌一种耀巨大饶而持咳续的供板块呈间的割相互器作用挪是控鱼制我倚国西宋部地盈区地叉应力鸟场的亮决定末性因镜素；在同星一时认期，易东部透太平央洋板拴块和绒菲律暖宾海卸板块她则分末别从端北东妖东和严南东竞方向揭向欧括亚大晨陆之势下俯表冲，读从而雪分别泳对我死国华辱北和煎华南堵地区幕地应皇力场羽的形朝成产赶生重躁大影猴响；控并认遭为华伪北地俭区目材前处茎于太竞平洋美板块棕俯冲汗带的登内侧帜，大亦洋扳瓶块俯茶冲引述起地来幔内架高温矮、低领波速浙的熔裁融或料半熔坑融物木质上池涌并骑挤入戚地壳侧，使沟地壳该受拉秋而变漂簿，蚂表面宣发生船裂谷钻型断翠裂作哑用，这样谋形成店的北蚁西一冻南东巧向拉腔张和浴太平星洋板招块于姿上地括幔深僵处对寸欧亚翻板块挣所造晶成的铅南西惹西向浪的挤六压相己结合荣，就疼决定捎了华晕北地润区现紫代地缓应力热场和轧最新匀构造盯活动舅的特命征。2.复3.踪蝶2犁断烛裂带记附近第的局洁部构友造应催力集偏中作秆用⑴一撤般规镇律对于遗一个显三向荒受力才的岩罩体，疗那些锹与最储大主说应力慎成3返0°～4客0°左右竿交角姻的断掀裂，恼特别见是这挣类方耍向的良雁行绸式或忙断续枪直线纪式排辆列的钉断裂台组，灿应力苍集中独程度欲最高值。特蜓别是浪在断鲁裂端冈点、僚首尾傅错列渴段、纽奉局部雨拐点胡、分阵枝点爷或与尽其它笨断裂常的交茄汇点摧，总急之一径切能烘对继殃续活智动起谦阻碍明作用互的地检方，祥都是公应力哥高度硬集中苹的部陆位，移所以椒这些我地方惰常成够为强烛震发牺生的抛特殊氧部位年。⑵局奔部构债造应美力集斥中区扮的发简育与树活断轮层的邻关系活断佛层或理活动依断块煎的特舒定部幸位，嫂往往渡形成香很高沈的局遣部构御造应蕉力集陶中地算区。温(对螺照图威2-驴23虽讲解诉)2.供3.沉3凤地应技力随挂时间镜变化摆与地捧壳岩割应变私速率堪的关烛系⑴地创壳岩随体的菜应力毛-应损变性刷状与捡应变阵速率划间的驼关系。伊藤闸、熊偶谷等顽人的誉研究伤表明搅：岩谨体的顶应变和速率挨是决妥定粘低弹性喷介质蒙力学高性状勒的主罚要因喂素。当应剂变速指率C小于装某临户界值C0时(贪对于壁实验催的花照岗岩C0=1殖0-1证3—1衣0-1墙4/S泰)，岩体马在受诊力初旋期随续应变就的增毕大而弱发生杏应力吐积累僵，但孔当应注力增蓝大到似一定锡程度稀时，国应力秩就不量再增顷大，蛾而变等形则考不断惹增大极，即垮进入赞粘性脱流动观阶段缴，但直不发晴生破挥坏。但当C大于C0时，据则岩信体的求性状眉近于崭弹性妨，即筐随着携应变龟的发乡丰展，究岩体晓内的胃应力撒不断点增大孤，最煌终导拌致突准然的伯破坏休。在统镰一的番区域淋构造释力的做作用览下，岩体港内部的应润变速前率和沿断信裂带的应祝变速气率通振常是陪不同给的，栋一般倍是前镰者小掀于后樱者。摩在天套然条驳件下最就可泽能出榆现三扒种不灶同的合组合农情况县。①当善区域搞构造笛力的容作用宵使岩体的应眯变速船率CR大于临界抖应变道速率C0时（此表时CF必然秒大于C0），地制壳岩牺体整们个处粒于弹弃性状附态，议随着借变形俗的发奋展，俩岩体螺内部圾及沿园断裂寄带的饲应力虏不断巧增高锁，达板到一合定程烈度发愉生破逮坏。锣破坏神即可锐沿已法有的霸断裂彼发生伸，也杨可在挣岩体损内部脾发生贸，历狠史上志岩石应圈遭鞠受强攀烈运吐动时椅会出怨现这父种情竿况。湖据计突算，纤在3踢0km深度C=严10ˉ1领3/s的应帮变速姓率，吓大体步相当摩于地屋表隆富起速郊度为赶5cm谋/a厘。(2根)当箱区域席构造狸力的这作用欢使岩因体的暖应变假速率CR介于C0和某汗一临顷界值Ca(相当摘于使度岩体季内方兵向有衫利的动断裂育带的CF=C0时（倦此时CR<C0）的捆岩体钻应变贵速率画，见充图2南—2喘8(a))之间汗，即C0>CR>C第a。务(如图结2—逗28运(a)中的搭②区直)时蛛，则笨岩体很本身语的力割学性功状与炼断裂场带不协同：岩体遭本身，因恐其应己变速深率CR<C0，故随忽应变歇、应侍力的音发展跟很快专进入您粘性仍变形危阶段忠，沿馆最大森受力欣方向淋产生顷粘性垂的压押缩变轿形，松垂直表于最泉大主捷应力伸方向铃则产略生伸菜长和挪隆起建，而缘瑞不发罗生破形坏；方向柿有利熄的断桶裂带晃内，因勤其应拆变速朗率CF>C0，而具席弹性必性状委，应遵力随骡形变匀的发宾展不慨断增朗高，柴最终应发生贷破裂运，导洗致再液活动晨，引岩起地附震。月日本炭列岛而地区贼地形摔变和缠断裂秧新活稿动性死的发堂展就亦是在则这样鲜的背邪景条脂件下施发生罢的。这也恨是所冠有构搅造新畅活动稿区所胳具有伙的共坏同特棉征。券一些逝地震燃活动钉强烈风地区相的地腔表隆密升速授度的罪资料群表明民，地麦壳隆猫升速贯率大握于或劫等于艳2mm盗/a的可厌能属荒于这更类地也区。（3匠）区尺域构束造力钞的作怪用微告弱，咬致使拿岩体践的应开变速艘率CR<C免a。在这习样的次条件延下，遍由于谋岩体却本身罚及断盒裂带买的应擦变速必率均析低于寻临界幼应变网速率C0(如图纽奉2—虾28在(a)中的③区)，故这胀类地妇区的绘特点怖应是鸡以地笋壳隆萌升或膜沉降呼为标袄志的袭地形士变微梅弱，圾无活然断层樱发育涌，故卫代表桂着现勇代构脏造稳植定区窜的情扶况。2.虎4臭地壳同表层案岩体纠应力翅状态望的复努杂性2.翻4.迹1渴地壳股表层歇岩体栽应力斗分布口的规横律2.库4.挥1.喘1收垂由直应僵力的赏分布世界损各地赛实测认应力绣资料即的统膀计表粥明，局不同淹地区拨地壳收表层斯岩体垂直匆应力随深厅度的沙分布段，通访常有却如下哭关系多：σv=A嚼+预γh（γ大体萌相当佣于岩屠体的奋平均例容重类，A为常刑数）我国建地壳假表层瘦岩体术内垂狱直应勺力随罗深度萍的分希布也匹大体既上与热国外双统计块结果程相一饮致。表2刻-3赤我芝国σv/危γh比值鸟统计同资料σv

/γh<0.80.8-1.2>1.2所占百分比13.717.360从统浓计关泪系可凡以看棚出：地表汇表层很岩体兵内的尖垂直矩应力潜成分捉主要哈由上周覆岩肚层自殿重所叨引起葡，即坟随深为度而携线性鹅增大聋，且琴其增再长率污相当愚于岩央体的与平均恢容重捉；大多顾数地荡区，倒在遭柳受区去域性晕剥蚀迷的过惜程中慢，由型于垂红向卸消荷不拨彻底菜而保锡存一谊部分延剩余雾自重啊应力猾，公菜式中背常数芒项的吩存在卸就表质明了恢这一判点。2.妇4.差1.勿2隙水平牙应力叨的分萄布及喉应力免状态圆的类拦型从已因有的四实测泄资料引分析哑，有载如下恭规律够：水平雾应力尽分量妹的各士向异翁性，殃即σh2/泉σh1不等桑于1酒，其比蝴值介辛于0酸.5膏-0捏.7畜5之烘间。平均诱水平菠应力糟的分渴布及递应力舌状态酬的的饿类型夏：平王均水怜平应突力随细深度才而增脸大，冻并可胳区分粱三种狠情况：a.σh<买σv沉积仍物沉死积后屡未受论构造暴扰动拍或仅离受轻酷微构饺造作善用或斤明显眼遭受滑侧向昼卸荷帽影响疮的岩速体具抛有这徒种应糕力状倡态。耐（σ1垂直倒,重全力场想）；b.σh=σv近期挽未受压构造神挤压熔的深国部塑尼性变埋形区爪或某木些具捡有高耐塑性调的沉系积岩榜层，N=套1，静水稠应力颤分布枝；c.σh>σv分布骡较为触普遍向，σ1、σ3水平暮或垂投直，N>保1或<尽1。佩（σ2垂直扔，水事平应疗力场尸）2.茎4.院1.渡3钱局部盐地带免的应粒力异活常分传布在断恶层及竞一些岂剪切净带附惰近垂芒直应躁力及芬水平爹应力匠随深雨度的俩分布节明显浓高于哗同深庙度的好其它跑地带信，正狠是这参种异仗常往偷往导替致诱变发地给震的说产生躺。2.赏4.精1.诊4质浅部辱与深鱼部应秩力状询态的洲差异已有框的资汇料表肿明，常近地性表的融浅部撒和较牢深部败的应东力状赞态有塑时明费显不慰同。拿导致专这种盒差异间的原两因有穷：a.地表榴切割谊所引尸起的士侧向吃卸荷呈和河尾谷临渗空面贱附近钞的应哈力重谷分布冻作用棒往往漂会使纷地表睛附近浩岩体缝的应蔬力在钻量值表和方羊向上嘴变化全很大膨，从读而导柿致深遣浅部富的不穿同；b.各应泼力分滴量随深蒙度的变化武梯度不同拆，从靠而导薪致深敞浅部桶应力霸状态刮的差橡异.2.眼4.淡2泥地表融高应抗力区释及其钱地质肉地貌唐标志研究扑表明钓，高扮应力谈区在斑地表亮地质出地貌覆上有财明显蝴的表凝现。奖因此菌，通裂过地什质地嫌貌研绣究可凯以揭厦示是卸否高负应力过区的饺存在各。2.爪4.蜜2.骗1突天然骨条件乘下高甘水平里应力肚释放均有关尚的浅吹表生乱时效峡变形抬现象（1讲）隐辰爆最早狼发现妹于美隐国南跑安大躬略省前，其兵表现跟为近料地表超出现鹊细长内的隆旺褶或坡类似瓶低角拍度逆宁断层酸的断求隆，暴一般溜高度喇较小靠，而誓延伸株长度再较大付。最谦早称裙之为切隆爆兽（PO竖P-馒UP点）现象逐。其发绕育特崖征有取：a.发育隔在强条度和沈厚度钉都不兵太大妈的近伶水平咏层状皱岩层波中；b.隆爆踩轴与沟实测屈最大北主应训力基仪本垂学直C.绝大浆多数洁隆爆狱都是青该区恋大陆劣冰川悬消退另不久枝的产粘物。分析怠认为尤这种鹊现象筋乃是味该区澡地表星岩体票中的施一种帝与高逝水平躁应力姿释放豆有关粒的表仔生时滔效变舱形现逼象。被导致晃这种应高水嚷平应暴力则凤是由牵构造蚂应力缠及大谜陆冰贩川加菠载后税的卸下荷作协用共欺同导圈致的迅。（2瓜）蓆表状裂爬隙在出盛露于题地表极的侵推入岩砌体中缓，广搭泛见叨于一刮种近渔地表咬平行棕分布击的区给域性诸裂隙滴发育侮，通缩慧常上染部较缎密，窝向下巷逐渐选变稀厅疏，笔即蓆靠状裂斩隙。钱这是雁区域延性卸纯荷剥丈蚀的思结果鸡。（提解释闷：初套始为晚深部甩静水衣应力招状态杆，随久着侵姜蚀，罚垂直辫应力贯减少考，应航力差求逐渐完增大穿，当之超过坚岩体打极限吼事，面形成形水平世破裂盾。（3）撕谷下嫂水平慈卸荷盗裂隙谅及谷佳坡内龙水平直剪切差蠕动殖变形野带大量各的勘值察资西料表便明，机在高往地应括力区丙内的额较开晓阔的乒河谷祖经常斜有一捞系列盯开口盯良好题，透瓶水性疗很强例的卸罚荷裂刘隙，殃特别卫是当林最大接主应裕力与订河段淹走向艺垂直资时，贤这种会卸荷卫裂隙测尤为睁发育辱。它辅们多钟沿已天有的语层面扩或断怎裂结策构面帖发育功而成封。因钟此，赵这种掀裂隙忽最易惠产生盛于近鞠水平怀产出瓣的沉网积岩发分布仿区或赴缓倾洽角裂肥隙发坡育的撕岩浆蝴岩分帽布区彼。发育遗在谷克坡内方的水也平剪旅切蠕填动变驳形带采是高剃地应村力区惊常见河的；怎另一情种应醉力释颗放类鹊型产居生时弯效变陷形现骨象是罗河谷似形成睁的不帜同阶规段，弱由差角异回扑弹导盯致的筋沿坡路角附凳近已负有平决缓结邻构面膊发生优的减丙速型伯剪切要蠕动忧变形贝的产墙物。（4混）应便力释创放型苏的深插大拉妈张变坐形带一些啄地段匀的谷堆坡后然缘发咱育有泥深大收的拉铃裂缝冰及拉辈张断把陷带恶。这弹类拉怎张变挺形带栋以其雀规模方大，钢延伸钱方向飞稳定唱和发他育面灾深区脑别于饲通常廉的卸施荷裂凉隙。2.旗4.区2.伴2刮与钻取进有妥关的汉岩体杰应力溜释放线及伴泰生现争象（1虹）岩母心饼爷化现况象钻进百过程插中岩绝心裂币成饼恳状的刚现象起是高医地应兽力区窑所特差有的场岩体厕力学徐现象扭。这炸种现睁象有袋几个糖方面竞的共翠性：a.所有呢的饼读状岩贡心在论形态功上均健有其污共同寒特征壶：岩斑饼的减厚度泻与岩冷心的跪直径弊有一览定的召关系辞，一答般约康为直幼径的波1/摸4到垒1/钱5，秩所以刷不同绪的钻截孔，蝇只要础孔径蹈相同辨，岩蓝饼的鞠厚度赛就大井致相学近；友所有驰岩饼专的表职面均刷为新应鲜破浑裂面耐，而军且边烘缘部牧分粗疯糙，至多数间内部翅隐约投见有乖顺槽聪，或程沿一涨个方桥向的故擦痕妇与之孟正常僚的拉浩裂坎多。b.饼状轧岩心腹是钻象进过服程中神差异获卸荷栽回弹花的产滤物，步破裂拴主要制发生窜在一漠定高津度的藏岩心损根部吃，是侨由拉变张和龟复合剪机制超导致浅的。c.饼状尸岩心货的产秀生需蚀具备横特定殃的岩丝式体力莲学条脂件：弹性带高，温储能切条件妹好的班岩性缓条件于，如驾火成谱岩；整体臂块状尘的岩倘体结巾构条翁件；高地抖应力忧条件案，最似大主叮应力锻在3讽0MP拳a以上趴。(2赞)钻恰孔崩叮落现玻象：研究泥发现员，一踢些钻迹孔的火孔径右不是草园的魔，而征呈椭档圆型圣，长杏短轴镇之差纱可达获3-版18cm短。观察及表明低，这纽奉种孔饲径的陈增大价是由乓于孔喝壁局使部破崖损崩钟落所鉴致，久即钻惭孔崩概落。进一俗步研企究发尘现：破裂独首先舟出现巷于孔井壁应直力集搬中程降度最灶高的怪部位六；破枯坏域梨侧向稍角的裳大小姻主要冒受岩探石的编强度捏参数惰及水矮平应俭力的趟控制兰。2.轮4.墙2.益3浇与开挨挖卸昌荷及康应力春释放额相联仇系的冲岩体欧变形姜破坏浇现象问及研肝究意至义开挖限往往胁引起携岩体锅内一漫系列愧卸荷恶回弹以和应段力释宣放相步关联母的变皇形破岔坏现类象：采场集及基汗坑底花部的榜隆爆怒；边坡印及边士墙向针临空吵方向储的水芹平位本移和树沿已降有的歉近水文平的辉结构此面发畅生剪舍切错伸动；边坡碍、边肝墙岩传体的迎倾倒笑；地下狗硐室克、巷烈道的贵变形嘴与破留坏等和这些播变形淹和破想坏不萍仅会祖恶化方建筑马物场长地的根工程惜地质职条件霞，有驳时还剂会对随建筑唇物造扰成直勒接危艇险。茎在各离个方载向的洋开挖鸣中，损垂直笑于最枝大主迟应力每的地岛表、紫地下问开挖凉，引男起的炎变形茎和破朋坏最稼为强银烈。2.掩5进岩春体应百力和短区域视应力冈场研港究鉴于浩天然邀应力威状态羊复杂隆性，收为了租从定鸡性、授定量决两个耳方面肠阐明快一个柏地区纵天然诊应力喊状态忌的总询体特峡征，烫一般法采用银下述谨途径发：以地中质、荷地貌结方法军研究椅该区吊构造膛应力速场的畜演化椅历史芦和现眼今应筝力场效基本袜特征俱；在此砌基础哑上，槽选择猴一些聚有代担表性碌的地谋点进猴行应沉力测堂定；枕以这鲁些实上测应姑力资戚料和络已掌营握的女应力倍集中严区的虎发育听分布忠规律沸，对谅区域滩构造么应力香场进责行数枯值模临拟研灶究，疯并根鸭据反页演分貌析结危果建晋立区革域应浪力场壁的定沸量化必模型假。2.钩5.陕1慎构造侵应力嫁场的眼演化具历史戚和现矩今地认应力商场的杂基本兄特征影的地贴质地惠貌研衬究（1麦）构践造应拔力场腔演化舍历史肚研究通过遥地质走力学再方法通过鸭断层绒错动六机制图解的劳赤平暮投影性解释（2捉）现快今地抹应力梢场基铅本特客征研求究研究稀方法广：断层摧错动坊机制帽解地质滋地貌建方法新断葡裂网惹络地埋质地弓貌分粘析法地震腥震源女机制终解所谓新断酬裂是指海最新廉构造撞应力毙场下拜形成壶与发锻展的鸽断裂蛙。在转一定程区域改内，歼不同独性质贪的新例断裂闲往往铜构成销一定贤形式后的网探络。构成新断蒙裂网活络的成虫分包膏括一念对共撇轭的事剪切盯面，洪一组珍压性耗结构莲面和祖一组沸张裂掩面，量其中姓后二痒者一向般发瓜育较堡差。钉共轭猎剪列挽面大牺多数顷表现栗为两申组区漆域性营剪裂进隙，孝该裂护隙陡倚倾且予彼此占近于弓正交桨。奥地羽利学恨者认材为这蠢类区姐域性昂剪裂啄隙是善在蠕挖动条纹件下双沿最谱大剪抖应力嫁迹线格形成貌的。钻这一匹对共产轭剪辽裂面都常常暴是新岩断裂事网络者中的并基本涉成分帝，且陷其锐撒角等饥分线喇就是导区域呼最大市主应词力方嚼位。2.互5.馒1.塞3竟区域齐岩体止应力摆积累扛和程让度的冤研究（1共）历纽奉史上茶各时惨期及璃当代扬地壳捞隆升忍的速前度和载高度痛：通橡过层爷状地猾貌进础行详泽细研淹究（亡剖面交测量棉和测铅年）柄，求伐出抬近升速予率和拣幅度拆；在刘此基锐础上泛，以胶地壳须岩体杠应变奥速率糕的变明化趋两势，召结合袄历史段时期谷的断德裂活森动情脊况，聋总体滴上判硬明当矮前区伪内岩授体应野力积洽累和肯程度惰。（2版）区悦内应遍力集伞中条苹件和坟应力派集中互区的权分布抚：取亭决于燥岩性凉和构庄造部权位；（3抗）可剑以作数为高所应力赖区标昼志的能地质继、地零貌现雷象的短发育经历史被和分镜布：潮如河忧谷强逮烈的竹卸荷等回弹域、岩作饼、达基坑坊、平砖硐中堂的岩咐爆和胶其它诸强烈此变形田现象旷。2.疤5.饺2杯岩体雾应力碎测量目前钳岩体密应力绕测量而的方结法很跑多，摸分类限也不集尽一榨致，宣但归洞纳起幅来可这分为加直接集测试赤法和啦间接浴测试颈法两伙类：岩体坟应力帽测试爱方法直接肚测试响法间接基测试冶法应力恭恢复学法应力砍解除没法水力新压裂劲法（鸣水压恋致裂森法）钻孔液崩落订法定向幸岩心填非弹昆性应映变恢皂复法凯塞李尔效稻应测袭试法2.烦5.戚2.翠1梢应力殿恢复挨法（st膀re谊ss汁-r较ec舱ov烤er锈y换me睡th勤od乘)当岩动体应叶力被树解除云后，乌通过达施加寺压力中，使偿岩体档恢复亮到原欲来的裙状态偏，以匀求得幅岩体哥应力浆解除身时的光应力巡寿值。其优扒点是棵当决副定岩体网的应麦力时居，不需袋测定礼岩体的应持力应弟变关促系2.冶5.甜2.沾2应眠力解盘除法（st博re子ss轮-r馋el汗ie除f欣me相th项od瓜)：在拟倡测点骑附近夫的一留个小片岩石愚单元役周围制切割莲出的学一个杂“槽爽子”垒，使何得这钥一小李部分厉岩体挂不再反承受喉旁侧雾岩体稿传来泡的应迹力。于从刻苏槽前闯装置冬好的伶仪器歇测出韵由于因这种本应力避解除焦而引苹起的位应变共。并致根据固有关识岩石院已知胜的应竭力—念应变寇关系酬换算若出解细除前摆岩体置内的魂应力岩。以其惰精度俘高、辅测值略稳定昨可靠来等优击点，导被广疗泛应决用于找岩土胡工程户设计马、矿往产开雹采、烛地震户研究握等方扫面。石压磁箱全应变力解疤除法双实现止了单尼孔测捞量三丛维地暴应力乐，它昏克服训了一丧般应馋力解脆除测渐量法印对岩赛石条考件要办求高匆、野敌外测令量工屑序复咽杂、题工期浪长、俱费用宜高等怒缺点鲁，可轿实现住垂直侨孔深跨0～礼10闭0米兼的三挺维地权应力贷测量闪。该势方法另最大番的优轰点是第能够讽精确情测得耳三维娇主应边力的涂大小击和方镜向，些以及尿可以疏在狭晋窄的帅坑道南内完撞成测桑量。图3忙-2筝8狱应力范解除彩法布虽置图1.回刻稼痕；妇2酱.电绪阻片氧的布饿置图3询-2优9黑钻孔朵内应蔑力解贝除法2.份5.浇2.内3尺水压帖致裂陆法(hy符dr狮au先li蛮c邪fr公ac跪tu伶ri陡ng奥m靠et观ho情d)通过终钻孔船向地支下某元深度峡处的优测点晶段压鹅液，咬用高层压将轨孔壁他压裂视，然畏后根义据破闲坏压闻力、司关闭江压力拌和破仿裂面惹的方比位，年计算闭和确仪定岩敏体内钓各主腰应力沉的大何小和寻方向坦。该法诞能有总效地违利用秘已有拢钻孔陡进行日深部罚地应蚀力测应试，袜且具佳有操批作简育便、妄无须铲知道尸岩体享力学深参数危等优愁点，腊已被计广泛棒应用逐于水仔电工贤程设介计、卵铁路避、公假路的舰隧道吩选线处、场怖地稳芒定性峡评价伸、核姜废料裕处理泪以及趣地学河研究聚等领侨域。应用茅该测故试方按法，蛙可以炎得到扇垂直徐于钻云孔平规面的座最大关和最冲小应茄力的刃大小寸和方梦向。恋对于沫垂直焰钻孔稳，由脖不同准深度迎的测至试数企据，单可得朵到最庭大和载最小作水平轮主应级力随穿深度棒变化轧规律珠。对央三个绸或三问个以铜上的凝交汇铺钻孔代进行坛测试雅，经竞过数顶据处什理计束算得罢到测及点附亡近的溜三维撤应力胶状态梯。2.仁5.刻2.顽4勾钻孔温测量旋崩落仅测量滔法：研究凤表明楚钻孔劫崩落摩现象页是由慰孔壁例应力炮集中渐部位优的局炒部破深坏引罩起的稳，且毕崩落高的长薪轴垂届直区夏内水造平最抬大主杯应力度方向袭，而泳崩落件域侧挖向角踢（θb）及破帝坏应葱力比浴（σH/σh）的婶大小挡则主哪要与疯岩石沿的性童质及表水平虑最小左主应桂力有冲关。夏由此云可以帆求出叙该区筑水平屯最大衡、最敬小主做应力女的方棵向及俊大小赞。步足骤如腥下：(1泉)详定细测肾量区到内的鬼钻孔透崩落混现象肢，并胳根据疤崩落跨域的秆长轴欺展布杆确定缘瑞该区瞧水平慨最大烤主应威力和迷最小英主应秩力。(2园)按被照实覆际的侧岩体迅条件监进行梦模拟馆试验瓣，求言得θb—σh直线气关系阀(图兄2—带50裕)，砍并根雹据实伞测的σb求出粱区内齿的水身平最愈小主祝应力叉(σh)的量致值。(3御)根摆据σh及实建测的C0，利用北图2想—5旋1即超可得忍出区填内水墙平最剑大主窑应力析(σH)的大设小。2.继5.冶2.厉5淡定向邻岩心斤非弹贤性应冈变恢员复测苍量法材：1．降基本担原理实测亦结果穗表明荣，岩仗石应麦变恢已复的部性状虹(图裤2—机52财)有商如下株主要符特征忌：(1距)岩菌石的见总应恶变恢讲复量享(ε)是由刚弹性橡应变公恢复团(ε′)和非始弹性故应变方恢复凯(ε″)凳两部夹分所壤组成耐，且棕整个砍应变艺恢复骄的时漠间足毕够长执，约斤达3误0余之小时窜。(2翅)在或未发赠生非盗线性单蠕变稼的条选件下保主应爷变恢贯复(缠无论排是弹循性的怕或是升非弹宽性的描)的纪轴向钢与主驻应力拌方向非一致盲，即锈：ε1、ε′2、ε″3、与σl的方苏向一柔致，走而ε3、ε′3、ε″3与σ3的方四向一画致，拐且ε1=ε′1+ε″1ε3=ε′3+ε″3(3谣)如笛果发斩生非黄线性后蠕变舱，则职最大纱弹性恳应变纽奉恢复吓轴与灯最大傍非弹呜性应通变恢亮复轴瞎的方挎向将同是不现同的末。此甘时，霉弹性疼应变子恢复绢的轴涂向所敌反映讲的是棵较新辩的应米力环店境，垂而非耗弹性谋应变幼恢复删的轴忌向所呈代表吸的则购是较抬老的际应力爸环境抖。但愤实测膨资料倒表明临，出遮现非择线性屯蠕变镰的情减况是散很少续的。(4漠)在僚整个翼应变叨恢复拘过程衰中，外主应茫变比即(无捷论是湾弹性败或是南非弹念性的识)与酒主应鸭力比厚始终太保持挽相等鸭。2．测量从的方日法及知步骤(1春)从较钻孔洋中取隙定向习岩心久。(2景)在崇岩心善内选借三个磨不同属方向见的面备，且尽在每忍个面酸上的位三个杂不同亏方向健上进吨行应躺变恢好复测师量(配所得菌结果伪显然问是非监弹性境的)侮，然蜻后根拔据测备量资们料计恢算三惭个主喂应变烂的方准向及锤比值眼。如果铸有一释个主周应力烛是垂被直的庆，且干其大贤小等哑于上炼覆层绑的重时量，袭则只蕉在水誉平面煤内的颠三个趴不同究方向唉上进铲行应分变恢派复测辫量，扩求得膛两个敌水平响主应已变的散方向鸽及比聚值即糊可。(3贷)测量值时应匙注意帮使岩鞭心密凝封，攀以避他免温煌度及谣湿度匀变化侍对测卷量结踩果的厘影响。2.艰5.赚2.睛6棉凯塞钱尔（Ka毁is竹er）效犁应测警量法1.诸基本晓原理19可50秧年，渔德国萄学者J.尽Ka遣is品er发现潮受单送向拉混伸力路作用股的金浊属材蜡料，司只有乐当应谱力达像到并扒超过鼠材料拾所受大过的达最大易先期裹应力产时才党会开许始有稼明显岁的声莲发射踪蝶现象排出现赔，这砌就是若著名厘的凯众塞尔王效应抗。1续96衔3年烤，Go津od迎ma同n通过潮实验笨证实狂岩石绳也具瓣有凯歼塞尔花效应债，从种而为截应用溉这一玻技术膝测定残岩体谈应力弟奠定喂了基摊础。即70畜年代迎末期盟以来础，日愧，美腹、中裁学者秩对这纽奉一问病题开要展了尝广泛解的理偶论及届实验休研究与，先叼后解指决了挥凯塞惕尔效干应方慎向独降立性待、三爽维地溉应力充测量舱及试渠验过恢程中迹噪声妙的排框除等叙问题刚，使用凯塞场尔效终应在雹地应壳力测舰量领境域已雕基本止具有挡实用熊性。为了牲深入粒理解公凯塞张尔效棚应及圾其在倡地应制力测可量方证面的裂应用货，首略先需秘对下妙述基枪本问哥题作夕简要障的讨锦论。(1乔)岩羡石凯粪塞尔荣效应盟的微弊观机逆理研究喜表明瓶，岩载石的叫声发岩射现宴象实虫际上溪是来城源于营其内饥部显舱微缺嚷陷的奴受力痒扩展肉，而祥岩石单的每膀一次鸦受力绵，都柳会使便其内窝部组寸织结鸣构产谣生与秆荷载丑大小挑及方篮向相结适应赤的显魔微破予裂系锄统，妨再次游加载全时，块如果棉荷载仪小于码先期右荷载供，则黎先期围形成歼的缺碌陷不阴会发茫生进闷一步绑破裂显，因世此也玩就几回乎没脚有声田发射工出现筋，—期·旦裙荷载爆达到符并超宣过先泻期荷蠢载，凤，已舞有的属裂纹羡即将丽进一啄步扩描展，弱声发对射随承之开尝始大仍量持圣续出钱现，俘这就墓是凯覆塞尔营效应干的基清本机膊理。(2冻)岩石略凯塞瞎尔效滔应对创地应部力的在记忆丧功能已有殖的研辞究认毅为，脏通过以凯塞旱尔效农应所活测得检的是蜘岩体彼在地第质历落史时挪期内珍所遭欠受过炉的最扁大应沙力。高如果看确是舌这样烘，实续际上寺就无畅法利持用凯却塞尔瘦效应丢来解刘决现毫今地煤应力帐的测奶量问汪题，通因为泉在遭疗受过煤构造耀变动烘，且悼有断估裂发陕育的汪地区毕，任奥何一胆部分冻岩体缎当时牢都遭搭受过色很大贡的，席甚至辰是接巡寿近其狡破裂常强度喝的应摩力。党但是穿，一淡系列瓶实测焦资料炸表明板，利则用凯侦塞尔滨效应希测得股的岩疲体应寒力远炎小于忽该岩构体的湿破裂扮强度倚，而敏与用悄套钻陈法测签得的摩现今盘岩体手应力畏十分勿接近省(表燥2—逝10册)o对于歼为什完么出上现这违种矛蓄盾现腾象，锹以往叨的研涛究也川未能砍加以牢阐明口。通昆过对救已有珍实测猛资料唯的深册入分源析，智我们痕发现鼓凯塞纸尔效饲应实宪际上葱只能始记忆络挽近眨时期较的应瓶力；淘而不治能记宵忆古么构造烈力。店之所度以如精此，谜看来尘这里莫有一甚个显派微破阵裂的俊愈合惯问题孔。随着口环境毛的改脚变，到岩石友会发榜生重倾结晶序或新叫晶体过生长絮的作追用，峰使那枕些古辩老的挨显微浑破裂永焊接熊愈合弹，从爆而也杯就使愁其丧凤失对宿古构使造应劝力的神记忆压能力潮。相反堆，挽盟近时遗期岩挪体的毫受力测过程奖是在倾该岩蜓体己佩处于秩地表址附近愈的常扬温，傻低围趁压条舱件下嚷发生除的，称此时片所产急生的均显微仍破裂敞系统辆，由灰于形誉成后疮所经归历的郊时间京很短粘，且笨始终负处于阶常温非和低课围压刻条件推下，提所以揪不会示发生归愈合陪。因饼此，恳当采愧样并嫌对岩纷石试潮件加弹载、猫且应盯力达溪到和朵超过涨挽近随时期海岩体比所遭废受的乘应力包量级船时，膨这类坑显微显破裂争即将横进一菌步扩诞展，踢从而晒引起碰声发谢射的邻急剧巷增加此，这物也就应是岩屯石凯诉塞尔躁效应违只能讯记忆疼挽近宰时期信岩体筑所遭工受过宣的应础力的之道理乖所在沃。