【岩土基础岩石力学和岩体工程】第2讲岩体工程.pptxVIP

2019年张工培训注册勘察设计岩土结构基础犁海班第2讲：初始应力和岩体工程主讲：任老师网络授课课后视频及时答疑专有题库

十五、岩体力学与土力学15.3岩体的初始应力状态初始应力的基本概念；主要分布规律；量测方法简介；注册土木工程师（岩土）基础考试大纲2

（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。Λ 重分布应力1.地应力(天然应力、初始应力、原岩应力等）岩体天然状态下所存在的内在应力。2.重分布应力++++++++++++++++++天然应力3定义

念，静水压力假设 式中，σh为水平应力；σv为垂直应力；γ为上覆岩层容重；H为深度。1926年，苏联学者金尼克修正海姆假设，根据弹性力学理论推出：对地应力的传统认识1912年，瑞士地质学家海姆首次提出了地应力的概 式中，v为上覆岩层的柏松比。4

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）2.起源（主要指构造运动的起源）：?板块运动?地幔热对流?地球自转速度变化地应力的组成及起源5

σz=YH若把岩体视为均匀、连续且各向同性的弹性体，由于掩体单元在各个方向都受到与其相邻岩体的约束，不可能产生横向变形，即εx=εy=0，由胡克定律 1）岩体自重应力场设岩体为半无限均质体，地面为水平面，距地表深度H处，岩体自重垂直应力H—总深度（m）侧压力：令，λ称为侧压力系数。Y—平均密度，KN/m3有一单元体，其上作用的应力见下图。 垂直应力：6

岩体的自重应力随深度呈线性增长，在一定的深度范围内，岩体基本上处于弹性状态。但当埋深较大时，岩体的自重应力就会超过岩体的弹性限度，岩体将处于潜塑状态或塑性状态。潜塑状态是指在初始应力状态下岩体处于弹性状态，但开挖卸荷后即处于塑性状态。n i=1岩体由多层不同性质岩层组成时：7

地质构造运动，包括水平运动（造山运动）和垂直运动（造陆运动）两种形式。水平构造运动如板块移动对岩体构造应力形成起控制作用，即构造应力以水平应力为主。3)剩余应力指地壳受风化剥蚀，承载岩体由于卸荷作用残留在岩体中的自相平衡应力，致使垂直应力相应降低，水平应力则保持不变。4)变异应力是由岩体的物理状态、化学性质或赋存条件方面的变化而引起的应力，通常只具有局部意义。2)地质构造应力8

以东经100～105o为界分东西两区。o强度上：西强东弱（西高东低）o方向上：西：NNE-SSW为主，东：近E-W。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。地应力分布的一般规律一、岩体初始应力场是时间和空间的函数。9

l上覆岩体自重σV≈2.7ghlσV多为压应力lσV多为最小主应力，少数为中间主应力与最大主应力10地应力分布的一般规律二、铅直应力(σV）

n岩体中天然应力常以水平应力为主，即σhσv，特别是σhmaxσv,据统计资料：σh/σv≈0.8-3.0，说明岩体中水平天然应力主要受地区现代构造应力场的控制;n水平应力具有强烈的各向异性，即σh1≠σh2（相差较大）。原因a.岩体各向异性；b.构造运动的方向性;n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。地应力分布的一般规律三、水平应力(σh）11

四、天然应力比值系数(λ)随深度增加而减小。12地应力分布的一般规律σx=σy=λσz

五、主应力平面与水平面的关系据主应力平面与水平面的关系，天然应力状态划分为：n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;n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。地应力分布的一般规律13

1.地形起伏l（1）地表水平：初始应力分布，一主应力为水平分布，另一主应力垂直分布。l（2）斜坡沟谷地形：初始应力分布在斜坡面附近，最大主应力方向与斜坡面大致平行；在沟谷底部应力集中，最大主应力方向近于水平分布。l（3）山峰处岩体初始应力低，沟谷处岩体初始应力高。!σv六、影响天然应力的因素++++++σh14+

硬岩而完