地應(yīng)力測(cè)量概述_第1頁
地應(yīng)力測(cè)量概述_第2頁
地應(yīng)力測(cè)量概述_第3頁
地應(yīng)力測(cè)量概述_第4頁
地應(yīng)力測(cè)量概述_第5頁
已閱讀5頁,還剩21頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

第四章地應(yīng)力及其測(cè)量4.1概論4.2地應(yīng)力直接測(cè)量法4.3地應(yīng)力間接測(cè)量法4.1概論4.1.1概述4.1.2地應(yīng)力測(cè)量的必要性4.1.3地應(yīng)力的成因4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律4.1.5地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法一、定義1.地應(yīng)力(天然應(yīng)力、初始應(yīng)力等)人類工程活動(dòng)之前存在于巖體中的應(yīng)力。2.重分布應(yīng)力(二次分布應(yīng)力、附加應(yīng)力等)由于工程活動(dòng)改變了的巖體中的應(yīng)力。→←重分布應(yīng)力↓↑∧++++++++++++++++++天然應(yīng)力→←↓↑∧相對(duì)于第2洞室的天然應(yīng)力4.1.1概述二、地應(yīng)力的組成及起源1.組成:巖體自重→自重應(yīng)力構(gòu)造運(yùn)動(dòng)→構(gòu)造應(yīng)力流體作用→滲流應(yīng)力其它(地溫、地球化學(xué)作用等)2.起源(主要指構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的起源):板塊運(yùn)動(dòng)地幔熱對(duì)流地球自轉(zhuǎn)速度變化拉張區(qū)擠壓區(qū)4.1.1概述a)它是引起各種地下或露天巖石開挖工程變形和破壞的根本作用力。區(qū)別于結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)其他力學(xué)。b)傳統(tǒng)的巖石工程的開挖設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)類比法有局限性。小規(guī)模和地表的巖石工程,經(jīng)驗(yàn)類比的方法往往是有效的。大規(guī)模和深部的巖石工程,經(jīng)驗(yàn)類比法有不足。c)是巖石工程數(shù)值分析方法計(jì)算分析的必要前提條件。d)地應(yīng)力應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。對(duì)地震預(yù)報(bào)、區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、油田油井的穩(wěn)定性、核廢料儲(chǔ)存、巖爆、煤和瓦斯突出的研究以及地球動(dòng)力學(xué)的研究等也具有重要意義。4.1.2地應(yīng)力測(cè)量的必要性e)對(duì)地應(yīng)力的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)有誤。1912年,瑞士地質(zhì)學(xué)家海姆首次提出了地應(yīng)力的概念,靜水壓力假設(shè)

式中,σh為水平應(yīng)力;σv為垂直應(yīng)力;γ為上覆巖層容重;H為深度。1926年,蘇聯(lián)學(xué)者金尼克修正海姆假設(shè),根據(jù)彈性力學(xué)理論推出:

式中,v為上覆巖層的柏松比。

4.1.2地應(yīng)力測(cè)量的必要性

20世紀(jì)50年代N.Hast實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大主應(yīng)力方向接近水平的,而且最大水平主應(yīng)力一般為垂直應(yīng)力的1~2倍,甚至更多。地應(yīng)力測(cè)量發(fā)現(xiàn)存在于地殼上部的最大主應(yīng)力幾乎處處是水平或接近水平的,從根本上動(dòng)搖了地應(yīng)力是靜水壓力的理論和以垂直應(yīng)力為主的觀點(diǎn)。4.1.2地應(yīng)力測(cè)量的必要性4.1.3地應(yīng)力的成因垂直應(yīng)力:—平均密度,KN/m3側(cè)壓力:H—總深度(m)—側(cè)壓力系數(shù)巖體自重垂直應(yīng)力1)巖體自重應(yīng)力場(chǎng)2)地幔熱對(duì)流(碰撞、俯沖、海岸)4.1.3地應(yīng)力的成因3)板塊邊界受壓4.1.3地應(yīng)力的成因4)巖漿侵入4.1.3地應(yīng)力的成因5)地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力4.1.3地應(yīng)力的成因圖地形對(duì)初應(yīng)力的影響6)地形、地表剝蝕對(duì)地應(yīng)力影響4.1.3地應(yīng)力的成因a.孔隙水壓力、流動(dòng)水壓力(影響小)、靜水壓力(懸浮作用)

b.一般地溫梯度:巖體的體膨脹系數(shù):,巖體彈模E=104MPa;地溫梯度引起的溫度應(yīng)力約為:

z--深度/m。溫度應(yīng)力是同深度的垂直應(yīng)力的1/9,并呈靜水壓力狀態(tài)。7)水壓力、熱應(yīng)力4.1.3地應(yīng)力的成因1)地應(yīng)力是一個(gè)具有相對(duì)穩(wěn)定性的非穩(wěn)定應(yīng)力場(chǎng),它是時(shí)間和空間的函數(shù)。2)實(shí)測(cè)垂直應(yīng)力基本等于上覆巖層的重量3)水平應(yīng)力普遍大于垂直應(yīng)力。4)平均水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的比值隨深度增加而減小,但在不同地區(qū),變化的速度很不相同。

4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律以東經(jīng)100~105o為界分東西兩區(qū)。強(qiáng)度上:西強(qiáng)東弱(西高東低)方向上:西:NNE-SSW為主,東:近E-W。一、分區(qū)性(以中國為例)西南:印度板塊向NNE擠壓(5mm/a)東:太平洋板塊向W俯沖(1cm/a)南:菲律賓板塊向N俯沖北:西伯利亞板塊阻擋1跡線:N-NE-SSE中國板塊處在四大板塊環(huán)繞中,它們碰撞擠壓,形成了中國大陸巖體中的天然應(yīng)力。4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律上覆巖體自重V多為壓應(yīng)力V多為最小主應(yīng)力,少數(shù)為中間主應(yīng)力與最大主應(yīng)力二、鉛直應(yīng)力(V)4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律三、水平應(yīng)力(h)巖體中天然應(yīng)力常以水平應(yīng)力為主,即h>v,特別是hmax>v,據(jù)統(tǒng)計(jì)資料:h/v≈0.8-3.0,說明巖體中水平天然應(yīng)力主要受地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的控制;水平應(yīng)力具有強(qiáng)烈的各向異性,即h1≠h2,我國華北hmin/hmax≈0.2-0.8,華南hmin/hmax≈0.3-0.75。原因a.巖體各向異性;b.構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的方向性;水平天然應(yīng)力以壓應(yīng)力為主,僅在一些裂谷區(qū)、地塹區(qū)出現(xiàn)拉應(yīng)力,且是以一向壓,一向拉多見。另外在地表卸荷帶影響區(qū),也可能出現(xiàn)水平應(yīng)力為拉應(yīng)力的現(xiàn)象。4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律六、高天然應(yīng)力標(biāo)志開挖洞室時(shí),常產(chǎn)生巖爆、剝離;收斂變形大,使開挖斷面變??;軟弱夾層內(nèi)的物質(zhì)被擠出,節(jié)理閉合;餅狀巖心;水下開挖無水滲出。4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律四、天然應(yīng)力比值系數(shù)()隨深度增加而減小。4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律五、主應(yīng)力平面與水平面的關(guān)系據(jù)主應(yīng)力平面與水平面的關(guān)系,天然應(yīng)力狀態(tài)劃分為:水平應(yīng)力場(chǎng)—兩個(gè)應(yīng)力軸近水平,或與水平面夾角很小,另一應(yīng)力軸近鉛直,三個(gè)應(yīng)力軸與空間坐標(biāo)一致,我國大陸范圍內(nèi)屬這種應(yīng)力場(chǎng);非水平應(yīng)力場(chǎng)—水平應(yīng)力與水平面夾45°左右,另一軸與水平面夾0~45°左右,分布于板塊邊緣。4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律七、影響天然應(yīng)力的因素1.地形起伏a.水平應(yīng)力向負(fù)地形集中,向正地形釋放b.在斜坡附近,應(yīng)力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)+++++++++++++++++4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律2.結(jié)構(gòu)面………3.巖體性質(zhì)

硬巖往往可積累較高的應(yīng)力,而軟巖則相反4.地下水

產(chǎn)生滲流應(yīng)力5.地溫

產(chǎn)生溫度應(yīng)力4.1.4地應(yīng)力分布的一般規(guī)律巖體中一點(diǎn)原巖應(yīng)力狀態(tài)示意圖

測(cè)量原始地應(yīng)力就是確定存在于擬開挖巖體及其周圍區(qū)域的未受擾動(dòng)的三維應(yīng)力狀態(tài),這種測(cè)量通常是通過一點(diǎn)一點(diǎn)的量測(cè)來完成的。巖體中一點(diǎn)的三維應(yīng)力狀態(tài)可由選定坐標(biāo)系中的六個(gè)分量來表示。

4.1.5地應(yīng)力測(cè)量的基本原理和方法基本原理測(cè)量方法:測(cè)量手段的不同劃分:構(gòu)造法、變形法、電磁法、地震法、放射性法。測(cè)量原理的不同劃分:應(yīng)力恢復(fù)法、應(yīng)力解除法、應(yīng)變恢復(fù)法、應(yīng)變解除法、水壓致裂法、聲發(fā)射法、X射線法、重力法。又可分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論