岩体中的天然应力.ppt

用消元法解三元一次方程，得：应变计互为60°时，可按下列公式计算60°60°第六章岩体中的天然应力第六章岩体中的天然应力选点、钻孔：??130cm，深度一般小于30m;在孔底打一测量孔：??36cm，深度一般50cm，并洗干净；安装应变计：并与应变仪连接，测记稳定初始读数；套钻解除：在应力解除过程中，测记应变计读数，至应变完全解除为止；折断岩心，在室内求取岩石的Em;按前述公式求解：天然应力?hmax，?hmin，而?v=?gz测量步骤：010201优点：能较准确地量测出岩体中的天然应力缺点：只能量测浅部（30米以内〕天然应力，深度大了，套钻技术难度大、精度低。02第六章岩体中的天然应力铅直天然应力估算在地形比较平坦，未经过强烈构造变动的岩体中，天然主应力方向可视为近铅直和水平。这一结论的证据是：①在岩体中发育有倾角为60°左右的正断层，而正断层形成时的应力状态是铅直方向为最大主应力，水平方向作用有最小主应力(书中图6-10)；②岩体中倾角为30°左右的逆断层存在，表明逆断层在形成时的应力状态是垂直方向为最小主应力，水平方向作用有最大主应力(书中图6-11)。01026.4岩体中天然应力的估算在这种条件下，铅直天然应力σv等于上覆岩体的自重，即：式中：ρ为岩体的密度(g／cm3)；g为重力加速度(9.8m／s2)；Z为深度(m)。不适用沟谷附近的岩体。因为沟谷附近的斜坡上，最大主应力σ1平行于斜坡坡面，而最小主应力σ3垂直于坡面，且在斜坡表面上，其σ3值为零。σv＝ρgZ(7-15)这种铅直应力的估算方法不适用于下列情况。不适用于经强烈构造变动的岩体。如在褶皱强烈的岩体中，由于组成背斜岩体中的应力传递转嫁给向斜岩体。所以，背斜岩体中铅直应力σv常比岩体自重要小，甚至于出现σv等于零的情况。而向斜岩体中，尤其在向斜核部，其铅直应力常比按自重计算的值大60％左右，这已为实测资料所证实。由天然应力比值系数λ的定义可知，如果已知λ值，而铅直天然应力可以由σv＝ρgZ估算出，则水平天然应力σh＝λσv。所以水平天然应力的估算，实际上就是确定λ值的问题。天然应力比值系数λ与岩体的地质构造条件有关。在未经过强烈构造变动的新近沉积岩体中，天然应力比值系数λ为：λ＝μ/(1－μ)(7-16)式中：μ为岩体的泊松比。在经历多次构造运动的岩体中，由于岩体经历了多次卸荷、加荷作用，因此λ＝μ/(1－μ)不适用。下面讨论几种简单的情况。（2）水平天然应力估算隆起、剥蚀卸荷作用对λ值的影响这在前面已经讲过,在此不详述。断层作用对λ值的影响在地壳表层岩体中，常发育有正断层和逆断层。正断层形成时的应力状态是：σ1为铅直，σ3为水平，因此由库伦强度判据知：正断层形成时的破坏主应力与岩体强度参数间关系为：即因此，正断层形成的天然应力比值系数λa为：逆断层形成时的应力状态为：最小主应力σ3为铅直，最大主应力σ1为水平，即同理可得逆断层形成时的天然应力比值系数λp为：20176.1概述0120186.2岩体天然应力的分布规律0220196.3岩体天然应力的测量0320206.4岩体天然应力的估算0420216.5岩体天然应力场的回归分析0520226.6高地应力区的若干特征06第六章岩体中的天然应力§6.1概述1、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2洞室的天然应力第六章岩体中的天然应力2、天然应力的组成及起源(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）拉张区挤压区第六章岩体中的天然应力(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第六章岩体中的天然应力3、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