地应力概述课件.pptxVIP

*岩石力学与工程地应力概述q *4.1 概述4.1.1地应力的概念地应力：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。 *4.1.2 地应力测量的必要性及意义a)它是引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作 用力。 区别于结构力学、材料力学其他力学。b)传统的岩石工程的开挖设计和施工的经验类比法有局限性。 小规模和地表的岩石工程，经验类比的方法往往是有效的。 大规模和深部的岩石工程，经验类比法有不足。 *c) 是岩石工程数值分析方法计算分析的必要 前提条件。d)地应力应用领域广泛。 对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油井的 稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研 究以及地球动力学的研究等也具有重要意义。 * 20世纪50年代N.Hast实测发现存在于地壳上部的最大主应力方向接近水平的，而且最大水平主应力一般为垂直应力的1～2倍，甚至更多。 e) 对地应力的传统认识有误。 1912年A.Heim1926年A.H.Динник *4.1.3 地应力的成因1）地幔热对流 *4.1.3 地应力的成因地幔热对流－－（碰撞、俯冲、海岸） *4.1.3 地应力的成因2）板块边界受压 *4.1.3 地应力的成因中国地震带分布 *4.1.3 地应力的成因3）岩浆侵入 *4.1.3 地应力的成因垂直应力：—平均密度，KN/m3侧压力：H—总深度（m）—侧压力系数 图 岩体自重垂直应力4）岩体自重应力场 *（1）岩体假定处于弹性状态 由推出得：的取值有4种可能： *岩体由多层不同性质岩层组成时第j层底面应力：第n层底面应力： *（2）Heim假设（塑性状态） 当原始应力超过一定的极限，岩体就会处于潜塑状态或塑性状态。（相当于 ） *（3）岩体为理想松散介质 （c=0,风化带、断层带） 由极限平衡理得 *（4）当松散介质有一定粘聚力时 (c0 )侧压力为： *注：当 说明无侧压力 无侧压力深度 *5)地质构造应力 *5)地质构造应力Fujianshanghang，某地应力场受断层影响情况 *5)地质构造应力Hebeihandan，某旋转地应力场受旋钮构造影响。 *图 地形对初应力的影响6）地形、地表剥蚀对地应力影响 *7）水压力、热应力 a.孔隙水压力、流动水压力(影响小)、静水压力（悬浮作用） b.一般地温梯度： 岩体的体膨胀系 数： ，岩体弹模E=104MPa；地温梯度引起的温度应力 约为： z--深度/m。温度应力是同深度的垂直应力的1/9，并呈静水压力状态。 *4.1.4 地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律 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。 *4.1.4 地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律 垂直应力 随深度线性增加。平均密度约为27KN/m32）垂直应力随深度的变化规律 *4.1.4 地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律 3）水平应力普遍大于垂直应力；4）平均水平应力与垂直应力之比随深 度增加而减小，且趋近于1 *4.1.4 地壳浅部（3000m以内）地应力分布的主要规律 5）最大水平主应力与 最小水平主应力随 深度增加线性增长6）最大水平主应力与 最小水平主应力之 差随深度增加而增 大Hebeitangshan，某地应力与深度关系 *图 地形对地应力的影响7）地形、地表剥蚀对地应力影响 *4.2 地应力测量方法4.2.1地应力测量概述a.一点的三维应力状态( ) 来表示 *b. 方法分类 *4.2.2 水压致裂法水压致裂法的假设前提：（1）有2个（ 、 ） 主应力为水平方向， 另1个 为竖直方 向,且（2）线性、均质、各向同性（3）渗透符合达西定律 *1）水压致裂法步骤（1）钻孔（地质勘探）、 选段（完整）、 封隔（气或液）； 直径：38、51、 76、110、 130； *P0PbPsPs0P0Pb0Ps图 压裂过程泵压变化及特征压力PbPsPsPs0Pb0P0（2）加液压将孔壁压裂与重开①P0-孔隙水压力或地下水