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第五章  地应力及其测量; ;§5-1 概述;自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而产生的应力。它是由岩体自重引起的。 自重应力场：自重应力在空间有规律的分布状态称为自重应力场。 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。或地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量，这就是构造应力。 构造应力场：构造应力在空间有规律的分布状态称为构造应力场。; 次生应力（二次应力）岩体开挖扰动了原岩的自然平衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的应力称为次生应力或二次应力。 原岩应力≈自重应力＋构造应力 迄今为止，对原岩应力还无法进行较完善的理论计算，而只能依靠实际测量来建立岩体中初始应力状态。 ;5.2 地应力的成因;地幔热对流－－（碰撞、俯冲、海岸） ;2）板块???界受压 ;中国地 震 带 分 布;3）岩浆侵入 ;垂直应力：;5)地质构造应力;5)地质构造应力;5)地质构造应力;;7）水压力、热应力;§5-3 地应力（原岩应力）分布的一些基本规律; 2、两个水平应力的关系一般有;四、原岩应力的分布规律还受地形、地表剥蚀、风化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。 地形：谷底是应力集中部位，最大主应力在谷底或河床中心近于水平，在岸坡则向谷底或河床倾斜，大致与坡面平行； 断层和结构面附近是应力降低区，断层端部、拐角处应力集中区，主应力方向大多平行或垂直于断层走向。;5.4 岩体初始应力状态的现场量测方法;2. 方法分类(表6-1);二、水压致裂法;P0;各特征压力的物理意义 ①P0-岩体内孔隙水压力或地下水压力 ②Pb-注入钻孔内液压将孔壁压裂的初始压裂压力 ③Ps-液体进入岩体内连续的将岩体劈裂的液压，称为稳定开裂压力 ④Ps0-关泵后压力表上保持的压力，称为关闭压力。如围岩渗透性大，该压力将逐渐衰减 ⑤Pb0-停泵后重新开泵将裂缝压开的压力，称为开启压力;（二）基本理论和计算公式;钻孔周围岩体内应力 (Kirsch.G-基尔斯解);在孔壁上r=a，有：;若岩体中有孔隙水压力Pw，（6-18）式变成：;求得主应力及岩体抗拉强度 （三）根据水压致裂法试验结果计算地应力 （1）一般来讲 作为地主应力之一。我们可以将 与 作比较，若 ，则可以肯定此时 为最小主应力；进一步将 与 作比较，也就可以以此确定地应力的三个主应力。; 因为开裂点方位或开裂裂缝方向可以确定 的方位或 的方向，所以三个地主应力的方位也就可以相应确定。 （2）如果 ，并且孔壁开裂后孔内 岩体出现水平裂缝，则此时 为最小 地应力， 与 各为中间主应力及最大 地主应力，垂直开裂方向即为最大地应力方向。;三、应力解除法;2. 应力解除法分类 ;原理要点 向岩体中的测点先钻进一个平底钻孔，在孔底中心处粘贴应变传感器；套孔钻出岩芯，使孔底平面完全卸载，应变传感器测得孔底平面中心恢复应变；在室内测得岩石的弹性常数；计算孔底中心处的平面应力状态。由于孔底应力解除法只需要钻进一段不长的岩芯，所以对较破碎的岩体也能应用。;工作步骤;（2）套孔应力解除法;表面应力解除法;钻孔的深度必须超过开挖 影响区，才能测到岩体内的原始应力，否则测出的是二次应力。;工作步骤;套孔应力解除使用的传感器 孔径变形测试采用位移传感器；孔壁应力解除采用应变传感器。;孔径变形测试传感器布置;孔壁应力解除法传感器布置;计算公式;式中： -钻孔直径变化值 -钻孔直径 -量测方向和水平轴的夹角 -岩石弹性模量与泊松比;空间原始应力测试;四、应力恢复法;图6-18 应力恢复法原理图;基本原理：;当在槽中埋设压力枕，并由压力枕对槽加压，若施加压力为p，则在OA线上B点产生的应力分量为 ;当压力枕所施加的力 时，这时B点的 总应力分量为 ;实验过程 1. 在选定的试验点上，沿解除槽的中垂线上安装好量测元件（见图6-19）;2.记录量测元件—应变计的读数。 3.开凿解除凿，岩体产生变形并记录应变计上的读数。 4.在开挖好的解除凿中埋设压力枕，并用水泥砂浆充填空隙。 5.待充填水泥浆达到一定强度后，即将压力枕联接油泵，通过