第三章-地应力描述VIP专享VIP免费

•第一节地应力的形成•第二节地应力的变化规律•第三节地应力的计算模型•第四节地应力的获取方法第三章地应力描述第一节地应力的形成地壳内部的矛盾运动使一部分岩体与相邻的岩体之间发生相互作用力，这种作用力可以是挤压力，也可以是拉张力，也可以是扭力（力偶）。这种相互作用力就是构造力。第一节地应力的形成由于地壳内部水平方向的不自由性，这种作用力会遇到抵抗，构造应力就是作用在岩体上的构造力和阻止岩体运动的抵抗力这一对大小相同方向相反的力共同作用下，在岩体内部产生的附加内力。第一节地应力的形成构造力可以引起岩体运动而不产生应力，只有在构造力遭到抵抗时才在岩体内部产生构造应力。有时构造力的一部分引起岩体运动，那么只有构造力中被抵抗的那一部分才在岩体内产生构造应力。第一节地应力的形成由于地壳内垂向上所具有的自由性，垂向构造力及倾斜构造力的垂向分量不会遇到抵抗，只能引起岩体及其上覆物的升降和地表的剥蚀、沉积，只有水平构造力和构造力的水平分量才会在岩体内部产生应力。因此，构造应力的垂向主应力为零，只有两个水平主应力有数值，所以属于水平的平面应力状态。第一节地应力的形成我们来考虑两种最简单的地应力场的情况。(a)没有构造应力的地壳上部的应力场。所谓没有构造应力，就是只考虑岩石自重引起的应力场，并且假定岩石在水平方向没有变形。显然，,ghv,1ghyxH自重应力场第一节地应力的形成1OO27MPaOhh(km)h(km)9MPav(z)Hx,y)取(a)地壳上部岩石中的自重应力场，(b)考虑一简单水平均匀构造应力场与自重应力场的叠加abx第一节地应力的形成91927MPa)1h(Km)Oyxz自重应力场与构造应力场叠加结果随深度的分布地应力是重力应力、构造应力和流体压力相互叠加的结果。知识点11：地应力是哪些力作用的结果？第一节地应力的形成第一节地应力的形成第一节地应力的形成蠕变岩石的经典蠕变曲线蠕变的定义：岩石在恒定载荷持续作用下，其变形随时间逐渐缓慢地增长现象称为蠕变(Creep）。•③预测蠕变破坏。当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。应力水平在G－H点之间保持恒定。蠕变应变发展会和蠕变终止轨迹相交，蠕变将停止，岩石试件不会破坏。若应力水平在G点及以上保持恒定，则蠕变应变发展就和全应力—应变曲线的右半部，试件将发生破坏。三轴压缩条件下的岩石变形特征如图所示的大理岩，在围压为零或较低的情况下，岩石呈脆性状态；当围压增大至50MPa时，岩石显示出由脆性到塑性转化的过渡状态：把岩石由脆性转化为塑性的临界围压称为转化压力。围压增加到68.5MPa时，呈现出塑性流动状态；围压增至165MPa时,试件承载力则随围压稳定增长，出现所谓应变硬化现象。•花岗岩应力－应变曲线围压对岩石变形的影响得出如下结论：①随着围压的增大，岩石的抗压强度显著增加；②随着围压的增大，岩石的变形显著增大；③随着围压的增大，岩石的弹性极限显著增大；④随着围压的增大，岩石的应力—应变曲线形态发生明显改变；岩石的性质发生了变化：由弹脆性→弹塑性→应变硬化。扩容：当外力继续增加，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩大的现象称为扩容。实验表明：体积应变曲线可以分为三个阶段：①体积变形阶段体积应变在弹性阶段内随应力增加而呈线性变化（体积减小），在此阶段内，轴向压缩应变大于侧向膨胀。称为体积变形阶段。在此阶段后期，随应力增加，岩石的体积变形曲线向左转弯，开始偏离直线段，出现扩容。在一般情况下，岩石开始出现扩容时的应力约为其抗压强度的1/3～1/2左右。②体积不变阶段在这一阶段内，随着应力的增加，岩石虽有变形，但体积应变增量近于零，即岩石体积大小几乎没有变化。在此阶段内可认为轴向压缩应变等于侧向膨胀，因此称为体积不变阶段。③扩容阶段当外力继续增加，岩石试件的体积不是减小，而是大幅度增加，且增长速率越来越大，最终将导致岩石试件的破坏，这种体积明显扩大的现象称为扩容，此阶段称为扩容阶段。在此阶段内，当试件临...