《岩体中的天然应力》PPT课件.ppt
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_1.gif)
![资源得分’ title=](/images/score_05.gif)
《《岩体中的天然应力》PPT课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《《岩体中的天然应力》PPT课件.ppt(52页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 岩体中的天然岩体中的天然应力力6.1 概概述述6.2 岩体天然岩体天然应应力的分布力的分布规规律律6.3 岩体天然岩体天然应应力的力的测测量量6.4 岩体天然岩体天然应应力的估算力的估算 6.5 岩体天然岩体天然应应力力场场的回的回归归分析分析6.6 高地高地应应力区的若干特征力区的若干特征6.1 概概述述1、定、定义(1)天然天然应力力(地地应力、初始力、初始应力等)人力等)人类工程工程活活动之前存在于岩体中的之前存在于岩体中的应力。力。(2)重分布重分布应力力(二次分布(二次分布应力、附加力、附加应力等)力等)由于工程活由于工程活动改改变了的岩体中的了的岩体中的应力。力。重分
2、布重分布应力力+天然天然应力力 相相对于第于第2洞洞室的天然室的天然应力力第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力2、天然、天然应力的力的组成及起源成及起源(1)组成成:岩体自重岩体自重自重自重应力力构造运构造运动构造构造应力力流体作用流体作用渗流渗流应力力 其它其它(地温、地球化学作用等)(地温、地球化学作用等)拉张区挤压区第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(2)起源起源(主要指构造运(主要指构造运动的起源):的起源):板板块运运动地幔地幔热对流流地球自地球自转速度速度变化化3、天然、天然应力的研究力的研究历史与研究意史与研究意义(1)研究研究历史史世界上世界上:l1878
3、年海姆提出天然年海姆提出天然应力力l1932年,在美国胡佛水年,在美国胡佛水坝下的隧道中,首次下的隧道中,首次成功地成功地测定了岩体中的天然定了岩体中的天然应力力l到目前天然到目前天然应力力测点遍布全球,有几十万个点遍布全球,有几十万个测点。大部分是浅部,最深点。大部分是浅部,最深5108米(美国密米(美国密执安水安水压致裂法)。致裂法)。中国:中国:l50年代末开始天然年代末开始天然应力量力量测,有几万个,有几万个测点,点,最深的有最深的有3958米(天津大港)。米(天津大港)。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(2)研究意研究意义区域区域稳定定地下洞室地下洞室稳定定边坡坡稳定定
4、 地基岩体地基岩体稳定定第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力以以东经100105o为界分界分东西两区。西两区。q强度上:西度上:西强东弱(西高弱(西高东低)低)q方向上:西:方向上:西:NNE-SSW为主,主,东:近:近E-W。1、分区性分区性(以中国(以中国为例)例)6.2 岩体天然岩体天然应应力的分布力的分布规规律律第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力西南:西南:印度板印度板块向向NNE挤压(5mm/a)东:太平洋板太平洋板块向向W俯俯冲(冲(1cm/a)南:南:菲律菲律宾板板块向向N俯俯冲冲北:北:西伯利西伯利亚板板块阻阻
5、挡 1迹迹线:N-NE-SSEv中国板中国板块处在四大板在四大板块环绕中,它中,它们碰撞碰撞挤压,形成了中国大,形成了中国大陆岩体中的天然岩体中的天然应力力。l上覆岩体自重上覆岩体自重l V多多为压应力力l V多多为最小主最小主应力,少数力,少数为中中间主主应力与最大主力与最大主应力力第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力2、铅直直应力力(V)3、水平水平应力(力(h)l岩体中天然岩体中天然应力常以水平力常以水平应力力为主,主,即即 h v,特,特别是是 hmax v,据据统计资料:料:h/v,说明岩体中水平天然明岩体中水平天然应力主要受地区力主要受地区现代构代构造造应力力场的控制的控
6、制;l水平水平应力具有力具有强烈的各向异性,烈的各向异性,即即 h1 h2,我国我国华北北 hmin/hmax,华南南 hmin/hmax。l原原 因因a.岩体各向异性岩体各向异性;b.构造运构造运动的方向性的方向性;l水平天然水平天然应力以力以压应力力为主,主,仅在一些裂谷区、在一些裂谷区、地地堑区出区出现拉拉应力,力,且是以一向且是以一向压,一向拉多,一向拉多见。另外在地表卸荷。另外在地表卸荷带影响区,也可能出影响区,也可能出现水水平平应力力为拉拉应力的力的现象。象。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力4、天然、天然应力比力比值系数系数 与深度与深度z 的关系的关系定定义:天然水
7、平:天然水平应力与力与铅直直应力的比力的比值为天天然然应力比力比值系数系数(),它随深度增加而减小。它随深度增加而减小。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力5、主、主应力与水平面的关系力与水平面的关系据主据主应力与水平面的关系,可划分力与水平面的关系,可划分为:l水水平平应力力场 两两个个应力力轴近近水水平平,或或与与水水平平面面夹角角很很小小,另另一一应力力轴近近铅直直,三三个个应力力轴与与空空间坐坐标一一致致,我我国国大大陆范范围内内属属这种种应力力场;l非非水水平平应力力场水水平平应力力与与水水平平面面夹45左左右右,另另一一轴与与水水平平面面夹045 左左右右,分分布布于于板
8、板块边缘。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力6、高天然、高天然应力力l标志志开挖洞室开挖洞室时,常,常产生岩爆、剥离;生岩爆、剥离;收收敛变形大,使开挖断面形大,使开挖断面变小;小;软弱弱夹层内的物内的物质被被挤出,出,节理理闭合;合;饼状岩心;状岩心;水下开挖无水渗出。水下开挖无水渗出。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力7、影响天然、影响天然应力的因素力的因素(1)地形起伏地形起伏la.水平水平应力向力向负地形集中,向正地形地形集中,向正地形释放放lb.在斜坡附近,在斜坡附近,应力方向力方向发生偏生偏转+第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(2)地表剥地表剥
9、蚀原地面原地面现地面现地面剥蚀第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力该该式式说说明明:剥剥蚀蚀后后,岩岩体体中中一一点点 增增大大了了,当当Z大到一定值时,必有大到一定值时,必有 1的情况出现。的情况出现。第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(3)结构面构面第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(4)岩体性岩体性质硬岩往往可硬岩往往可积累累较高的高的应力,而力,而软岩岩则相反相反(5)地下水地下水产生渗流生渗流应力力(6)地温地温 产生温度生温度应力力6.3 岩体天然岩体天然应应力的力的测测量量自重自重应力理力理论地震震源机制解地震震源机制解地地变形量形量测天然天然应
10、力力测量量大地水准大地水准测量量三角网三角网测量量GPS测量量天然天然应力力确定确定方法方法第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力zA1、根据自重、根据自重应力理力理论确定岩体中的天然确定岩体中的天然应力力地地质构造构造简单、地、地层平平缓、当地侵、当地侵蚀基准面基准面(1)均均质各向同性岩体各向同性岩体第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力A(2)(2)水平层状岩体水平层状岩体第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力A(3)垂直层状岩体第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力2、天然、天然应力的量力的量测天天然然应应力力的的量量测测方方法法水压致裂法水压致裂法应力
11、恢复法(扁千斤顶法)应力恢复法(扁千斤顶法)套芯应力解除法套芯应力解除法光弹法光弹法声发射法声发射法X射线法射线法第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力A(1)(1)水压致裂法水压致裂法tpc1pS pc2p0图7-3水水压力随力随时间的的变化曲化曲线第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力图7-4 柯西解答受力柯西解答受力图示示原理:原理:水水压致裂法是把高致裂法是把高压水水泵入到由栓塞隔开的入到由栓塞隔开的试段中。当段中。当钻孔孔试段中的水段中的水压升高升高时,钻孔孔壁孔孔壁的的环向向压应力降低,并在某些点出力降低,并在某些点出现拉拉应力。力。随着随着泵入的水入的水压力不断升
12、高,力不断升高,钻孔孔壁的拉孔孔壁的拉应力也逐力也逐渐增大。增大。当当钻孔中水孔中水压力引起的孔壁拉力引起的孔壁拉应力达到孔壁岩石抗拉力达到孔壁岩石抗拉强度度t时,就在孔壁形,就在孔壁形成拉裂隙。成拉裂隙。若若设形成孔壁拉裂隙形成孔壁拉裂隙时,钻孔的水孔的水压力力为pc1,拉裂隙一,拉裂隙一经形成后,孔内水形成后,孔内水压力力就要降低,然后达到某一就要降低,然后达到某一稳定的定的压力力ps,称,称为“封井封井压力力”。这时,如人,如人为地降低水地降低水压,孔,孔壁拉裂隙将壁拉裂隙将闭合,若再合,若再继续泵入高入高压水流,水流,则拉裂隙将再次拉裂隙将再次张开,开,这时孔内的孔内的压力力为pc2(
13、图7-3)。tpc1pS pc2p0假假设:天然天然应力力为水平水平应力力场,其,其铅直直应力力钻孔假孔假设在均在均质、各向同性、各向同性、连续的的线弹性岩体性岩体中中 的一个小的一个小圆孔。作用孔。作用应力力为,根据,根据弹性理性理论中的柯西解中的柯西解,未加水,未加水压力力时,AA两点的两点的应力力为:,在水在水压力作用下,力作用下,钻壁壁产生拉破裂的条件生拉破裂的条件为:取取“”A第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力维持破裂展开,又不持破裂展开,又不继续发展的条件展的条件为联立上两式有立上两式有而:而:因此,可得因此,可得测点点的天然的天然应力力为第第六六章章 岩岩体体中中的的
14、天天然然应应力力破破裂裂平平行行于于 ,垂垂直直于于 ,破破裂裂方方向向由由压痕,井下痕,井下电视确定。确定。优点:点:测深大,深大,z可达数百米,目前最深达可达数百米,目前最深达5108米;米;施工技施工技术简单,不需要,不需要应力力计等等仪器。器。缺点:缺点:水水压致裂法只能在致裂法只能在钻孔中孔中进行,若在地下巷行,若在地下巷道岩壁中道岩壁中进行行应力量力量测时,可采用扁千斤,可采用扁千斤顶法法。方向方向:据岩体破裂方向确定:据岩体破裂方向确定第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力千斤顶油泵时间时间千斤顶压力千斤顶压力 pc测点分离值测点分离值 d0 d步骤:在岩壁上在岩壁上选择
15、测点,固定点,固定A、B两点。两点。d15厘米;厘米;刻槽刻槽应力力释放、放、变形形d0 d;安装扁千斤安装扁千斤顶;加加压应力恢复力恢复 d d0,到到d=d0时的千斤的千斤顶压力即力即为;(2)应力恢复法(扁千斤顶法)第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力重复重复测量另一个方向的量另一个方向的 W;计算天然算天然应力力:假定天然假定天然应力力为水平水平应力力场,当当测得得侧壁壁应力力 R和底板和底板应力力 W 时,则有有:第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力(3)钻孔套芯孔套芯应力解除法力解除法基本原理基本原理+仪器仪器套芯解除套芯解除钻孔钻孔同心套钻同心套钻放放应变计应
16、变计应力解除应力解除应力计算应力计算位移恢复位移恢复第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力设天然天然应力力为水平水平应力力场4545计算公式:算公式:应变计互成互成45,据上式,据上式有有第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力用消元法解三元一次方程,得用消元法解三元一次方程,得:应变计互互为60时,可按下列公式可按下列公式计算算6060第第六六章章 岩岩体体中中的的天天然然应应力力选点、点、钻孔:孔:130cm,深度一般小于深度一般小于30m;在在 孔孔 底底 打打 一一 测 量量 孔孔:36cm,深深度度一一般般50cm,并洗干并洗干净;安装安装应变计:并与:并与应变仪连接,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 岩体中的天然应力 中的 天然 应力 PPT 课件
![提示](https://www.taowenge.com/images/bang_tan.gif)
限制150内