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第三章 地应力的工程地质研究 第三章 地应力的工程地质研究 川藏公路二郎山隧道 我国目前地应力最大、埋深最深的隧道 岩爆造成损害细部 岩块嵌入水管表面 电缆被高速抛出的岩块割断 ( 实验结果表明：岩石弹射速度50m/s) 本章主要内容： 3.1 地应力的种类； 3.2 我国地应力场的空间分布特点及变化规律； 3.3 地应力研究的工程意义； 3.4 地应力工程地质研究的内容和方法。 3.1 地应力的种类 3.1.1 岩体应力的分类 按成因，可分为： 天然应力和初始应力 （virginal stress ） 自重应力（gravitational stress ） 构造应力（tectonic stress ） 活动的（active tectonic stress ） 剩余的（residual tectonic stress ） 变异及残余应力（altered and residual stress ） 感生应力（induced stress ） 3.1.2 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。 1.自重应力： 由岩体自重产生的应力为自重应力。 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 σz。 σz= γh （r为岩石的容重；h为该点的埋深.） 由于泊松效应（即侧向膨胀）造成水平正应力 σx= σy= λσz （λ称为岩体的侧压力系数。） λ=v/(1-v) ，v为泊松比，λ=0.25~0.43， v=0.2~0.3 , 砼λ=1/6 ，深部淤泥v=0.5 ，λ=1 特点： ①随h的增大而增大； ② σz＞σx ，σy； ③普遍存在。 2.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。 无理论计算方法，仅依靠实测（现状）： 应力恢复法、应力解除法、水压致裂法。 3.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。 3.1.3 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： σ=σ =σ =rh，称为“静水应力式”分布观点。 x y v ⑵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