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1、第二节 岩体初始应力及其影响因素,垂直应力:,平均密度,KN/m3,侧压力:,H总深度(m),侧压力系数,的取值有4种可能,图6-1 岩体自重垂直应力,1、岩体自重应力场,(1)岩体假定处于弹性状态,得:,岩体由多层不同性质岩层组成时(图6-2),第j层应力:,图6-2自重垂直应力分布,(2)Heim假设(塑性状态),当原始应力超过一定极限,岩体就会处于假塑状态或塑性状态。,(相当于 ),(3)岩体为理想松散介质(风化带、断层带,无粘聚力) 由极限平衡理得,假塑性状态:在初始应力状态下,岩体处于弹性状态,当开挖后即处于塑性状态。,即,(4)当松散介质有一定粘聚力时,注:当 说明无侧压力,侧压力
2、为:,无侧压力深度,2、岩体构造应力,(1)地质构造运动,包括水平运动和垂直运动两种形式,通常,水平方向的构造运动对岩体构造应力的形成起控制作用,即构造应力以水平应力为主。,(2)地壳表面岩体剥蚀,此时岩体初始应力场发生变化,当上覆岩体被剥蚀后,侧压力系数增大。,剥蚀之前,垂直应力 水平应力,剥蚀之后,垂直应力 水平应力,3、影响岩体初应力状态的其它因素,图6.7 地形对初应力的影响,(1)地形,(2)地质条件对初应力的影响,图6-8背斜褶曲对地应力影响,图6-9 断层对地应力的影响,(3)岩体力学性质,坚硬而完整的岩体内可以积聚大量应变能而产生较高的初始地应力,而软弱或破碎岩体内积聚的应变能很小,只有很低的初始地应力。,(4)水 岩体中地下水位的升降,可引起岩体重量的减少或增加,从而减少或增加岩体的自重应力。,(5)热应力,热膨冷缩在岩体中产生热应力。地温升高会使岩体内地应力增加,一般地温梯度: 岩体的体膨胀系数: ,岩体弹模E=104MPa;地温梯度引起的温度应力约为:,z-深度/m。 温度应力是同深度的垂直应力的1/9,并呈静水压力状态。,