地殼巖體天然應(yīng)力狀態(tài)

1、地殼巖體天然應(yīng)力狀態(tài)地殼巖體天然應(yīng)力狀態(tài)1基本概念及研究意義基本概念及研究意義天然應(yīng)力：指未經(jīng)人為擾動(dòng)，主要是在重力場、構(gòu)造應(yīng)力場綜合作用下，所形成的應(yīng)力狀態(tài)，亦稱初始應(yīng)力（物理、化學(xué)、變化，巖漿侵入等）由人為活動(dòng)而引起的應(yīng)力場變化原生應(yīng)力。a.自重應(yīng)力場vNvh?????01????亦有Vn???b.構(gòu)造應(yīng)力場由地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)所引起，活動(dòng)的、剩余的。c.變異應(yīng)力與殘余應(yīng)力變異應(yīng)力：為物理、化學(xué)變化及巖漿侵入形成的應(yīng)力場。殘余應(yīng)力：巖體

2、卸荷或部分卸荷所形成的拉壓應(yīng)力自相平衡的應(yīng)力場。2影響巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的主要因素影響巖體天然應(yīng)力狀態(tài)的主要因素一、主要因素一、主要因素天然應(yīng)力場的形成取決于地質(zhì)條件和巖體所經(jīng)歷的地質(zhì)歷史。地質(zhì)條件：巖性R、E、μ巖體結(jié)構(gòu)不連續(xù)性、各向異性、應(yīng)力集中地質(zhì)歷史：構(gòu)造作用及其演變歷史（主要因素）區(qū)域卸荷作用a.構(gòu)造作用分活動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力，即現(xiàn)今還在形成，累積的應(yīng)力場。剩余構(gòu)造應(yīng)力，即地質(zhì)歷史時(shí)期構(gòu)造作用形成的應(yīng)力至今尚未完全卸除。活動(dòng)構(gòu)造應(yīng)力所形

3、成的應(yīng)力場，其最大主應(yīng)力比較一致或呈規(guī)律變化而剩余應(yīng)力則各地不一，比較雜亂。b.區(qū)域卸荷作用指區(qū)域性的面剝蝕。例：巖體內(nèi)深度處的侵入巖應(yīng)力場（靜水應(yīng)力狀態(tài)）hh?0)(0hhrvh?????經(jīng)地面剝蝕后，剝蝕厚度為h。則rhrhhhrv????00)(?③潛在正斷型和張剪性走滑型應(yīng)力狀態(tài)區(qū)，主要分布于西藏高原（正斷型）、東北、華北地區(qū)，汾渭地塹（張剪走滑型）。3.2斷裂帶附近局部構(gòu)造應(yīng)力集中作用斷裂帶附近局部構(gòu)造應(yīng)力集中作用a.一般規(guī)律

4、巖體受力變形時(shí)，其內(nèi)所含的結(jié)構(gòu)面會出現(xiàn)應(yīng)力集中，使巖體內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜化。易于發(fā)生應(yīng)力集中的部位往往是裂隙、斷裂的端點(diǎn)、交匯點(diǎn)、錯(cuò)裂段、拐點(diǎn)、鎖固段、分支點(diǎn)等。b.局部應(yīng)力集中區(qū)與活動(dòng)斷層的關(guān)系上述應(yīng)力集中的特殊部位往往形成與之相適應(yīng)的構(gòu)造帶。局部壓力集中區(qū)，形成局部隆起和擠壓型構(gòu)造，伴強(qiáng)震。反之，局部拉應(yīng)力集中區(qū)形成拗陷和拉裂型構(gòu)造，伴正斷型地震。4地應(yīng)力隨時(shí)間變化與地殼巖體應(yīng)變速率的關(guān)系地應(yīng)力隨時(shí)間變化與地殼巖體應(yīng)變速率的關(guān)系a.地應(yīng)

5、力與應(yīng)變速率的關(guān)系地殼巖體是粘彈性介質(zhì)。伊騰等做的試驗(yàn)表明，當(dāng)應(yīng)力小于某臨界值時(shí)，（不同材料的臨界值不同）。變形初期，應(yīng)力增高，但隨時(shí)間推移，應(yīng)力一旦達(dá)到某一極限值就會不再增長，而變形不斷發(fā)展。前段表現(xiàn)出彈性介質(zhì)特征，而后者表現(xiàn)出粘性特征。當(dāng)應(yīng)力大于臨界值，則巖體表現(xiàn)彈性介質(zhì)特征，直至破壞，斷裂是巖體的薄弱環(huán)節(jié)，其變形較巖體更加容易。b.地應(yīng)力隨時(shí)間變化的一般規(guī)律從以上規(guī)律可得出應(yīng)力隨時(shí)間變化的一般規(guī)律。在巖體中地應(yīng)力大于臨界應(yīng)變速率的

6、地區(qū)，應(yīng)力隨時(shí)間呈線性遞增。在巖體地應(yīng)力低于其臨界應(yīng)變速率，但高于斷裂的臨界應(yīng)變速率時(shí)，巖體中應(yīng)變速率遞增到一定程度后將穩(wěn)定在與臨界應(yīng)變速率相適應(yīng)的應(yīng)力水平，而斷裂的應(yīng)力所屬于遞增型。當(dāng)巖體中的應(yīng)變速率和斷裂應(yīng)變速率均低于斷裂臨界應(yīng)變速率時(shí)，巖體中的應(yīng)力和斷裂帶內(nèi)的應(yīng)力都在初期遞增至一定水平后，將穩(wěn)定在與巖體和斷裂應(yīng)變速率相適應(yīng)的水平。4地殼表層巖體應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性地殼表層巖體應(yīng)力狀態(tài)的復(fù)雜性僅為經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，并無統(tǒng)一的認(rèn)識。4.1巖體應(yīng)力