岩石力学课件-地应力及其测量.pdf

第三章 地应力及其测量  3.1 概论  3.2 直接测量法（水压致裂）  3.3 间接测量法（空心包体CSIRO） 3.1 概论  3.1.1 地应力测量的必要性 a 概念：地应力是存在于地层中的未受工程扰 动的天然应 力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。 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。 3.1 概论  3.1.1 地应力测量的必要性 c 地应力分布理论： 海姆假设： （首次提出了地应力的概念，静水压力假设） h v H 式中，为水平应力；为垂直应力；为上覆岩层容重；为深度。 3.1 概论  3.1.1 地应力测量的必要性 c 地应力分布理论： 金尼克假设： （弹性力学假设）  H v  式中， 为上覆岩层的柏松比。  h H 1 3.1 概论  3.1.1 地应力测量的必要性 c 地应力分布理论： 李四光：在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情 况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力 分量。 哈斯特：地应力测量发现存在于地壳上部的最大主应力几 乎处处是水平或接近水平的，从根本上动摇了地 应力是静水压力的理论和以垂直应力为主的观点。 3.1 概论  3.1.1 地应力测量的必要性 c 地应力分布理论： 近期研究：重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因， 其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影 响最大。 当前的应力状态主要由最近一次的构造运动所控 制，但也与历史上的构造运动有关。 3.1 概论  3.1.2 地应力的成因  1）大陆板块边界受压引起的应力场  2）地幔热对流引起的应力场  3）由地心引力引起的应力场  4）岩浆侵入引起的应力场  5）地温梯度引起的应力场  6）地表剥蚀产生的应力场 3.1 概论  3.1.3 地应力分布的一般规律 1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时 间和空间的函数。 2）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量 v H 世界各过垂直应力随深度变化的规律 3.1 概论  3.1.3 地应力分布的一般规律 1）地应力是一个具有相对稳定性的非稳定应力场，它是时 间和空间的函数。 2）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量 v H 3）水平应力普遍大于垂直应力 世界各国水平主应力与垂直主应力的关系  / (%) h,av v  / 国家名称 h,max v 0.8 0.8~1.2 1.2 中国 32 40