岩体中的地应力.ppt

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1、第五章　岩体天然应力与洞室围岩的应力分布本章内容：5.1天然应力的概念及量测方法5.2洞室周边应力分布规律5.1岩体中的地应力及量测方法岩体中的地应力天然应力（初始应力）附加应力：工程施工引起的，如洞室开挖引起的应力重分布；建筑物荷载在岩基中引起的应力增量等自重应力构造应力地震应力温度应力工程施工前就存在的天然应力的量测方法：应力解除法和应力恢复法。一、地应力的变化规律（一）属不稳定应力场，是时间和空间的函数1、地应力场是三向不等压的空间应力场。2、三个主应力的大小和方向是随着空间和时间而变化的。（二）实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量地壳浅部（3000m以内）地应力的变

2、化规律：世界各国垂直应力σv与随深度H的变化规律图该图是霍克（E.Hoek）和布朗（E.T.Brown）总结出的（三）水平应力普遍大于垂直应力由于构造应力以水平应力为主，造成浅层地壳中平均水平应力普遍大于垂直应力。实测资料见表5－1。变化范围：H为深度，单位为m（四）平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小侧压比：二、自重应力与海姆假说（一）自重应力假定岩体为均匀、连续且各向同性的弹性体，将岩体视为半无限体，则岩体中某点的自重应力为：因岩体视为各向同性的弹性体，由于岩体单元在各个方向都受到与其相邻岩体的约束，不可能产生横向变形，即：考虑广义虎克定律，则有：由此可得：若

3、令：则：K0－－岩石的静止侧压力系数，其定义为某点的水平应力与该点垂直应力的比值。一般在试验室条件下：若岩体由多层不同重力密度的岩层所组成，如图：则第n层底面岩体的自重应力为：侧压系数K0与深度H关系1878年，海姆，提出地应力是一种静水应力状态，即地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等，并与其上覆岩体的重量成正比，即：（二）海姆假说当K0＝1时，就出现静水压力状态，即：三、地应力的现场量测目的：（1）了解岩体中存在的应力大小和方向。（2）为分析岩体的工程受力状态，以及为支护和岩体加固提供依据。（3）预报岩体失稳破坏以及预报岩爆的有力依据。量测方法：应力解除法和应力恢复法

4、。（一）应力解除法的原理1、岩体内有原岩应力2、原岩应力已使岩体产生变形3、将岩块从岩体母体分离出来，原岩应力得到解除，变形将恢复4、测量恢复的变形值，根据应力应变关系，计算引起变形的应力值。应力解除法实测的基本原理：切断联系解除应力应变恢复测试应变计算应力流程要点应力解除法的要点应力解除法计算公式：一般岩体任一点的应力状态由六个应力分量，如图示：每一钻孔可确定两个应力分量，一般通过三个钻孔可确定六个应力分量。方法有：1、共面三钻孔法确定2、孔壁应变测试法（二）应力恢复法的原理要点：1、安置三个应变计，读初始读数2、挖槽，应力被解除，应变计有变化3、扁千斤顶装于槽中加压，

5、直到应变计恢复，4、这时扁千斤顶的压力为槽壁上原有的应力