地应力及其原理VIP专享VIP免费

24/12/231岩体力学岩体力学主讲人：赵启峰主讲人：赵启峰TEL:15132665168TEL:15132665168E-mail:mineqfz@sina.comE-mail:mineqfz@sina.com华北科技学院安全工程学华北科技学院安全工程学院院第六章地应力及其测量学习指导：主要介绍岩石的初始应力概念，包括自重应力和构造应力，初始应力的量测方法及原理，扁千斤顶法和应力解除法等。重点岩体的初始应力概念岩体初始应力的测量方法6地应力及其测量6.1概述6.1.1基本概念地应力：系指天然环境下地壳岩土体内某一点所固有的应力状态，即未受人工开挖扰动的应力，称为地应力或原岩应力。6地应力及其测量6.1概述6.1.1基本概念次生应力：受开挖、手动影响，在影响范围以内的原岩应力平衡状态被破坏后的应力称为次生应力或诱发应力。应力重分布：原岩应力到次生应力的转换过程。6.1概论一、地应力测量的必要性地应力分为自重应力场和构造应力场。自重应力:由上覆岩体的自重所引起的应力；构造应力:地层中由于过去地质构造运动产生和现在正在活动与变化的应力，地质作用残存的应力。b重要性：决定洞室布置的决定性因素之一。稳定性分析的重要参数。1)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。2)传统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。b重要性：决定洞室布置的决定性因素之一。3)岩石工程数值分析方法计算分析的必要前提条件4)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。6.1.2地应力的特点及其重要性地应力是引起采矿、水利水电、土木建筑和其他各种地下工程或露天岩石开挖工程变形和破坏的原始动力，是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩石工程开挖设计和决策的必要前提条件。6.1.2地应力的特点及其重要性为了对各种岩石工程进行科学合理的开挖设计和施工，就必须对影响工程稳定性的各种因素进行充分调查，只有详细了解了这些工程影响因素，通过定量计算和分析，才能做出既经济又安全实用的工程设计。对于矿山来说，只有掌握了具体工程区域的地应力条件，才能合理确定矿山总体布置，确定巷道和采场的最佳断面形状、断面尺寸等。在确定巷道和采场走向时，也应考虑地应力的状态，最理想的走向是与最大主应力方向平行，当然，在实际工程中还要综合考虑工程需要和其它影响因素。应用领域：地应力在地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的稳定性、核废料存储、岩爆、瓦斯突出及地球动力学研究等最基础的原始资料。综上所述，地应力的特点及其重要性如下：1、地应力是地下工程围岩变形破坏原始动力；2、地位相当于工程中习惯性理解的外荷载，但又与材力、弹力中泛指的外荷载有所不同；3、地下工程是先受力，后开挖，并且地应力从开挖前到最终一直对围岩起着作用；4、地应力是涉及地壳问题、地下工程问题理论分析、计算中最基础的原始资料。6.1.3关于地应力的古典假设1、海姆假设：在前言中我们已经介绍过，人们认识地应力还只是近百年的事，1912年瑞士的地质科学家海姆（A.Heim）在大型越岭隧道的施工过程中，通过观察与分析，首次提出了地应力的概念，6.1.3关于地应力的古典假设1、海姆假设：假设地应力是静水应力状态，即地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等，并且等于单位面积上覆盖岩层的重量，即：式中：—水平应力；—垂直应力；—覆盖岩层的容重；—覆盖岩层的深度。hvHhvH海姆认为：（1）原岩应力各向等压，即静水压力状态。（2）上覆岩体的重量，历经漫长的地质年代后，由于材料的蠕变性及地下水平方向的约束条件，导致水平应力最终与铅重应力相均衡。这一法则，仍为许多岩石力学家在认识深部地应力状态时所接受。2、金尼克假设1926年，原苏联学者金尼克修正了海姆的静水压力假设，他认为地壳中各点的垂直应力等于上覆盖岩层的重量，而侧向应力（水平应力）是泊松效...