岩体力学——天然应力VIP免费

24/12/25尚辅网1第6章岩体中的天然应力§6.1概述§6.2岩体天然应力的分布特征§6.3岩体天然应力的确定24/12/25尚辅网2§6§6.1.1概述概述一、定义1.天然应力(地应力、初始应力等）人类工程活动之前存在于岩体中的应力。2.重分布应力（二次分布应力、附加应力等）由于工程活动改变了的岩体中的应力。→←重分布应力↓↑∧++++++++++++++++++天然应力→←↓↑∧相对于第2洞室的天然应力24/12/25尚辅网3二、天然应力组成及起源1.组成：•岩体自重→自重应力•构造运动→构造应力•流体作用→渗流应力•其它（地温、地球化学作用等）)(zhgpw121VhhVgh拉张区挤压区2.起源（主要指构造运动的起源）：•板块运动•地幔热对流•地球自转速度变化24/12/25尚辅网4•西南：•印度板块向NNE挤压（5mm/a）•东：•太平洋板块向W俯冲（1cm/a）•南：•菲律宾板块向N俯冲•北：•西伯利亚板块阻挡1迹线：N-NE-SSE中国板块处在四大板块环绕中，它们碰撞挤压，形成了中国大陆岩体中的天然应力。24/12/25尚辅网5三、天然应力的研究历史与研究意义1.研究历史①世界上：1878年海姆提出天然应力1932年，在美国胡佛水坝下的隧道中，首次成功地测定了岩体中的天然应力到目前天然应力测点遍布全球，有几十万个测点。大部分是浅部，最深5108米（美国密执安水压致裂法）。②中国：50年代末开始天然应力量测，有几万个测点，最深的有3958米（天津大港）。24/12/25尚辅网62.研究意义•1）区域稳定•2）地下洞室稳定•3）边坡稳定•4）地基岩体稳定24/12/25尚辅网7以东经100～105o为界分东西两区。强度上：西强东弱（西高东低）方向上：西：NNE-SSW为主，东：近E-W。一、分区性（以中国为例）§6.2岩体天然应力的分布特征24/12/25尚辅网8以东经100～105o为界分东西两区。•强度上：西强东弱•方向上：西：NNE-SSW为主，东：近E-W。24/12/25尚辅网9上覆岩体自重V多为压应力V多为最小主应力，少数为中间主应力与最大主应力gh7.2V二、铅直应力（V）24/12/25尚辅网10三、水平应力（h）岩体中天然应力常以水平应力为主，即h>v，特别是hmax>v,据统计资料：h/v≈0.8-3.0，说明：水平天然应力主要受构造应力场控制；水平应力具有强烈的各向异性，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.构造运动的方向性；水平天然应力以压应力为主，仅在一些裂谷区、地堑区出现拉应力，且是以一向压，一向拉多见。另外在地表卸荷带影响区，也可能出现水平应力为拉应力的现象。24/12/25尚辅网11四、天然应力比值系数与深度z的关系)15005.0()1003.0(zzhav定义：天然水平应力与铅直应力的比值为天然应力比值系数()，它随深度增加而减小。24/12/25尚辅网12五、主应力与水平面的关系据主应力与水平面的关系，可划分为：水平应力场—两个应力轴近水平，或与水平面夹角很小，另一应力轴近铅直，三个应力轴与空间坐标一致，我国大陆范围内属这种应力场;非水平应力场—水平应力与水平面夹45°左右，另一轴与水平面夹0~45°左右，分布于板块边缘。24/12/25尚辅网13六、高天然应力标志–开挖洞室时，常产生岩爆、剥离；–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；–水下开挖无水渗出。24/12/25尚辅网14七、影响天然应力的因素1.地形起伏a.水平应力向负地形集中，向正地形释放b.在斜坡附近，应力方向发生偏转+++++++++++++++++h0000gzgzh2.地表剥蚀原地面现地面0zzzh0o·''h·hzggzzzgzggzh1')('000剥蚀zzzgzzg1)()1(00024/12/25尚辅网16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。zzgzzzzgh...