6讲岩体的初始应力状态(下).docVIP

岩体初始应力的影响因素 3．岩体初始应力的影响因素1)地形地形的起伏影响岩体内的自重应力。但这种地形的影响只是在地表下一定深度范围内较明显。如图15-3-6所示。山谷的谷底的应力由于凹口的应力集中而很大。在均质岩层中(图15-3-6(a))，凹口的应力集中现象还比较规则，而在非均质岩层中，岩体中的应力变化还会随岩性的变化而变得更复杂(图15-3-6(b))。图15-3-7显示了地形对岩体初始应力影响的另一特征。即在水平地表附近的地应力，其主应力几乎与地面线平行，第一主应力为沿地面方向，与第二、三主应力有较大差异；在深处，则呈静水压力状态见图(15-3-7(a))。而斜坡的垂直方向上应力则几乎等于零。在斜坡上的局部上凸部位，其应力急骤减小，而在斜坡下凹地方则应力增大。在山谷的尖槽底下，则现场应力会很大，接近或达到岩石强度。见图15-3-7(b) 【例题12】由于地形的起伏影响岩体内的自重应力，在山谷的下列各个部位，地应力最大的是（　　）。A.　谷底B.　斜坡C.　山顶D.　斜坡上凸处答案：A2)地质条件对自重应力的影响地质构造对自重应力也有影响。图15-3-8所示为背斜褶曲的影响，在褶曲两翼显示出应力增大，而在褶曲中部则应力降低。也可以推测，在向斜的两翼会出现应力降低、而在向斜核部显示出应力增大的现象。【例题13】在背斜褶曲中，初始应力最大的部位是（　　　）。A.　翼的端部B.　翼的中部C.　褶曲中部D.　褶曲部位答案：B【例题14】在向斜褶曲中，初始应力最大的部位是（　　　）。A.　翼的端部B.　翼的中部C.　褶曲中部D.　褶曲部位答案：C图15-3-9所示为断层对自重应力的影响。由于断层两侧的岩块形成了应力传递，使上大下小的楔体A产生了卸荷作用，致使地应力降低；而下大上小的楔体B产生了加荷作用，致使应力升高。同时也产生了山峰处地应力低、沟谷处地应力高的现象。3)水压力和热应力存在于岩体裂隙或孔隙中的水，静止时呈现静水压力，流动时产生动水压力。在通常情况下，静水压力只是起到减轻岩体质量的浮力作用，浮力的大小等于水的密度与所考虑点的水头高度的乘积。岩体中地下水位的升降，可引起岩体重量的减少或增加，因此，静水压力要视具体情况具体分析其产生的作用。动水压力是指地下水在水头差的作用下，沿岩体的裂隙或孔隙流动时，给予周围岩块表面的动水摩擦力和动水流向应力。这种力对岩体工程的影响较小，一般可不予考虑。【例题15】对于岩体工程而言，应考虑的水压力为（　　　）。A.　静水压力B.　动水压力C.　静水压力和动水压力答案：A岩体受局部加温或冷却会产生膨胀或收缩，这样，会在岩体内部产生热应力。例如，无论是大块侵入岩体还是侵入岩流或小型岩脉，岩浆融流都会使周围岩体受热膨胀，周围岩体限制受热岩体的膨胀，从而在岩体中增加了热应力；当冷却时，又会产生收缩，这样，会在岩体内部造成一些成岩裂隙(例如玄武岩的柱状节理)，并在岩石本身及周围岩体中保留部分残余热应力。此外，随着岩体的埋深增加，地温也会逐渐上升，地温升高也会使岩体内部地应力增加，一般地温梯度=3℃／l00m，岩体的体膨胀系数约为10-5，一般弹性模量E=104MPa，所以，地温梯度引起的温度应力约为式中，H为研究点深度(m)。岩体的地温应力是压缩应力，并随深度增加。在深度相同的情况下，约为垂直重力应力的1／9左右，并且呈静水压力状态，即 【例题16】岩体的地温应力是压缩应力，随深度的变化规律为（　　）。 A.　增加B.　减小C.　不变D.　以上三种均可产生答案：A 岩体初始应力量测方法简介 二、岩体初始应力量测方法简介(一)岩体应力现场量测方法概述岩体应力现场量测的目的是在于了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体工程的受力状态以及为支护及岩体加固提供依据。岩体应力量测还可以是预报岩体失稳破坏以及预报岩爆的有力工具。岩体应力量测可以分为岩体初始应力量测和地下工程应力分布量测。前者是为了测定岩体初始地应力场，后者则为测定岩体开挖后引起的应力重分布状况。从岩体应力现场量测的技术来讲，这二者并无原则区别，只是要求前者的测点，布置在未受开挖而产生影响的岩体内。岩体应力量测可以在钻孔中、露头上和地下洞室的岩壁上进行，也可以在地下工程中根据两点间的位移来进行反算而求得。通常应用较多的三种方法是应力解除法、应力恢复法和水压致裂法。每种方法都有不同的优点和缺点，可以相互取长补短。因为岩体应力存在于岩体中，是一种岩体内部的受力，并在受力过程中产生变形，这种变形大部分是可恢复的弹性变形，但也有部分是不可恢复的变形。所以，每一种应力量测技术都要扰动岩石，以便产生能够进行现场量测的“量”(大部分是测量位移值或应变值)