第2章 地壳岩体的天然应力状态-修改.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 近些年来，由于物理模拟，电算以及有限元方法的迅速发展，已有可能对通过现场调研所建立起的区域应力－形变场发育的基本模式，进行进一步物理和数值模拟研究。 通过这种研究，不仅可以根据区内一些点的应力实测资料反演现今区域地应力场，建立其现状的定量化模型，取得不同地段在应力－形变强度和发震能力方面的定量关系，而且可以通过改变外力或边界条件的系统分析，深入研究区域地应力场的形成演化机制和规律，为定量评价岩体稳定性及区域构造稳定性提供科学依据。 2.5.3 区域地应力场的物理及数值 模拟研究 （1）模型的建立 通过对区域构造应力场演变史及现今地应力场基本特征的地质、地貌研究和部分地点岩体应力的实测，应对区域构造格架及区域应力－形变场发育的基本特征有了一个总体认识。以此为基础，通过适当的简化（概化），建立一个符合实际的地质－力学模型，是保证模拟研究成功的关键。具体说来，模型的建立就是要正确确定模型的下述特征： ?模型的范围、内部结构及各部分的力学参数； ?模型的边界条件及可能的外力作用方式； ?地区的总体应力－形变图象和部分地点的主应力方向及大小。 （2）机制模拟研究 为考察模型建立的正确性和进一步研究作用的基本机制，比较有效的方法是进行相似材料模拟研究。方法的要点是，按抽象出的模式用相似材料制成模型，然后放入专门设计的装置中施加外力进行变形实验。在外力不断增大，变形累进发展过程中仔细观察并记录模型中所出现的各种现象及变形发展的全过程。 通过模拟研究能有效地考察下列基本问题： ①剪切位移沿断裂发展的先后次序及强弱关系； ②不同方向断裂的活动方式及强烈程度； ③表征最大主应力方位的发展方位。 雅砻江锦屏一级电站河谷岩体应力分布图 最大主应力分布 最大剪应力分布 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 区域性垂向剥蚀卸荷作用在增大岩体内的水平应力方面有着重要作用。大陆冰川活动地区，冰川的消退能引起地区地应力场的剧烈变化。第四纪期间北半球至少出现过4次陆相冰川活动期。如加拿大系统的最大冰层厚度达到3000-3750m，在冰川荷载作用下（21-28Mpa）岩体必发生明显的压缩变形。冰川消退后地壳发生回弹，有粘弹性特征的岩体不能马上恢复变形，应力会保存在岩体中成为残余应力。 每一次冰川活动都是反复的加卸载过程，导致水平残余应力不 断增加。 2.4.1 垂向卸荷 2.4.2河谷侵蚀侧向卸荷√ 河谷下切或边坡开挖过程中，随着边坡侧向应力的解除（卸荷），边坡产生回弹变形，边坡应力产生相应的调整。——“驼峰应力分布” 在峡谷地区谷底形成囊状的“高应力包”，因卸荷松弛出现应力重分布现象，也会形成竖向的驼峰应力。 2.4.3 地表高地应力区及其 地质地貌标志√ 研究表明，与地表高应力区分布相联系的特征地质地貌标志，主要有如下诸方面。 1.天然条件下高水平应力释放有关的浅表生时效变形现象 ? 隆爆：最早发现于加拿大南安大略省，其表现为近地表出现 细长的隆褶或类似低角度逆断层的断隆，一般高度较小（1.5-2m），而延伸长度较大。最早称之为隆爆（POP-UP）现象。 隆爆的总体发育特征如下： a.发育在强度和厚度都不太大的近水平层状岩层中； b.隆爆轴与实测最大主应力基本垂直； c.绝大多数隆爆都是该区大陆冰川消退不久的产物。 分析认为这种现象乃是该区地表岩体中的一种与高水平应力释放有关的表生时效变形现象。导致这种高水平应力则是由构造应力及大陆冰川加载后的卸荷作用共同导致的。 我国四川大渡河铜街子电站的高地应力现象 喷溢旋回层间错动C1-C5，缓倾对冲断层F3,F6 特征： 1.层间错动沿层间软弱夹层发育。错动带具有明显张扭性特征，错动方向均指向河谷中部。 2.两条对冲断层大体顺背斜轴发育，与最大主应力方向垂直断裂有含H2S气体的泉水出露，说明延展深度可达数百米，两条断层形式逆断层却有明显的张性特征，断距和倾角向深部逐渐减小乃至尖灭。 3.根据石英颗粒扫面电镜和热释光测年结果，表明断裂形成于早更新世，F6断层内含有被咬合的卵石，说明该断层在河流深槽形成后仍有新的微量活动。 以上特征表明，这套变性断裂结构既不是一般意义上的断裂构造，也不同于隆爆一类的表生时效变形，而是