[工学]第四章岩体地应力及其测量方法
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i 1
n
i i
对于各向异性体，例如薄层状沉积岩：
z i hi
i 1
n
x y
x
E //
//
y
E //
z
E
0
x y
E // z 则有 ： x y 1 // E
岩体自重应力的特点：
（a）水平应力σx、σy小于垂直应力σz ； （b） σx、σy、σz均为压应力； （c） σz只与岩体密度和深度有关，而 σx、σy还同时与岩体 弹性常数E、μ有关； （d）结构面影响岩体自重应力分布。
土木建筑学院
荣传新
本章内容：
4.1
概述
4.2 地应力场的分布规律 4.3 高地应力区特征
4.4 地应力测量方法
授课学时：4学时
§4-1 概述 1、基本概念
原岩：未经工程开挖而又不受开挖影响仍处于自然 平衡状态的岩体，称为原岩。 围岩：受工程开挖影响应力发生重新分布的岩体， 称为围岩。 原岩应力：原岩中天然赋存的应力称为原岩应力，
H min 0.2 ~ 0.8 H max
七、地应力的分布规律还受地形、地表剥蚀、风化、岩体结
构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别
是地形和断层的扰动影响最大。 地形：谷底是应力集中部位，最大主应力在谷底或河床
中心近于水平，在岸坡则向谷底或河床倾斜，大致与坡面平
行； 断层和结构面附近是应力降低区，断层端部、拐角处应 力集中区，主应力方向大多平行或垂直于断层走向。
(2)改善围岩应力条件 可从设计与施工的角度采用下述几种办法： a)在选择隧道及其他地下结构物的位置时，应使其长轴方 向与最大主应力方向平行，这样做可以减少洞室周边围岩 的切向应力； b)在设计时选择合理的开挖断面形状，以改善围岩的应力 状态； c)在施工过程中，爆破开挖采用短进尺、多循环，也可以 改善围岩应力状态，这一点已被大量的实践所证实； d)应力解除法，即在围岩内部造成一个破碎带，形成一个 低弹性区，从而使撑子面及洞室周边应力降低，使高应力 转移到围岩深部。为达到这一目的，可以打超前钻孔或在 超前钻孔中进行松动爆破，这种防治岩爆的方法也称为超 应力解除法。
(3)改变围岩性质 在我国煤炭部门，广泛使用煤层预注水法以改变煤的变形及强度 特性，即注水软化的方法。煤试件在浸泡水以后，动态破坏时间 增加，能量释放率显著下降。根据煤试件在自然状态和浸水饱和 状态的动态破坏时间(应力曲线)相比较的结果，可以看出，浸水 饱和煤样的动态破坏时间呈现数量级的增加。人们根据煤的这一 特性对煤层进行预注水来防止冲击地压。 煤层压力注水一般有两种方式：一是在煤层开采前进行压力预注 水．使煤体湿润，减缓和消除煤的冲击能力，这是一种积极主动 的区域性防治措施；第二种是对工作面前方局部应力集中带进行 高压注水，以减缓应力集中，解除煤爆危险，这是一种局部解危 措施。 (4)施工安全措施 主要是躲避及清除浮石二种。岩爆一般在爆破后1h左右比较激烈， 以后则逐渐趋于缓和；爆破多数发生在l~2倍洞室直径的范围以 内，所以躲避也是一种行之有效的方法。每次爆破循环之后，施 工人员躲避在安全处，待激烈的岩爆平息之后再进行施工。当然 这样做要延缓工程的进度，是一种消极的方法。 在拱顶部位由于 岩爆所产生的松动石块必须清除，以保证施工的安全。对于破裂 松脱型岩爆，弹射危害不大，可采用清除浮石的方法来保证施工 安全。
4、岩爆的防治
通过大量的工程实践及经验的积累，目前已有许多 行之有效的治理岩爆的措施，归纳起来有：加固围 岩、加防护 (1)围岩加固措施 该方法是指对已开挖洞室周边的加固以及对撑子面 前方的超前加固，这些措施一是可以改善撑子面本 身以及1~2倍洞室直径范围内围岩的应力状态；二 是具有防护作用，可防止弹射、塌落等。
σv＝27H。 三、水平应力σH普遍大于垂直应力σv,即 侧压力系数λ＝σH/σv >1;
四、平均水平应力σH与垂直应力σv 的比值随深度增加而减 小。
100 1500 0.3 0.5 H H
五、最大、最小水平主应力随深度线性增加：
σHmax＝6.7＋0.0444H(Mpa)
σHmin＝0.8＋0.0329H(Mpa) 六、两个水平应力的关系一般有
2、岩爆产生的条件
岩爆产生的条件可归纳为： (1)地下工程开挖、洞室空间的形成是诱发岩爆 的几何条件； (2)围岩应力重分布和集中将导致围岩积累大量 弹性变形能，这是诱发岩爆的动力条件； (3)岩体承受极限应力产生初始破裂后剩余弹性 变形能的集中释放量即决定岩爆的弹射程度； (4)岩爆通过何种方式出现，这取决于围岩的岩 性、岩体结构特征、弹性变形能的积累和释放时间 的长短。
§4-2 地应力分布规律
目前，原岩应力的实测深度达3000m。在这一深度内，原岩应力变化
规律大致可归纳为以下几点： 一、原岩应力场是相对稳定的非稳定场,它是时间和空间的函数. 二、实测垂直应力σv基本上等于上覆岩层的重力 在25～2700m深度内，σv 随深度线性增加，大致相当于按平均
重度γ=27kN/m3计算出来的重力γH,即
3、岩爆发生的判据
我国工程岩体分类标准采用的判据如下： (1)当Rc／σmax>7时，无岩爆： (2)当Rc／σmax= 4~7时，可能会发生轻微 岩爆或中等岩爆； (3)当履Rc／σmax <4时，可能会发生严重 岩爆。 式中 Rc——岩石单轴抗压强度： σmax——最大地应力。
(5)野外原位测试测得的岩体物理力学指标比 实验室岩块试验结果高。
4.3.2 岩爆及其防治措施
围岩处于高应力场条件下所产生的岩片(块)飞射抛撤，以 及洞壁片状剥落等现象叫岩爆。岩体内开挖地下厂房、隧 道、矿山地下巷道、采场等地下工程，引起挖空区围岩应 力重新分布和集中，当应力集中到一定程度后就有可能产 生岩爆。在地下工程开挖过程中，岩爆是围岩各种失稳现 象中反映最强烈的一种。它是地下施工的一大地质灾害。 由于它的突发性，在地下工程中对施工人员和施工设备威 胁最严重。如果处理不当，就会给施工安全、岩体及建筑 物的稳定带来很多困难，甚至会造成重大工程事故。 由于岩爆是极为复杂的动力现象，至今对地下工程中岩爆 的形成条件及机理还没有形成统一的认识。有的学者认为 岩爆是受剪破裂；也有的学者根据自己的观察和试验结果 得出张破裂的结论；还有一种观点把产生岩爆的岩体破坏 过程分为：劈裂成板条、剪(折)断成块、块片弹射三个阶 段式破坏。
如果钻孔中有裂隙水其水压力为p继续注入高压水裂隙进一步扩展当裂隙深度达到3倍钻孔直径时此处接近原岩应力状态停止加压保持压力恒定p因此在初始裂隙产生后将水压力卸除使裂隙闭合然后重新加压使裂隙重新打开这时水压力为p可见水压致裂法只能确定垂直于钻孔平面内的最大和最小主应力实际上是一种二维应力测量方法
第四章 岩体地应力及其测量方法
而只能依靠实际测量来建立岩体中初始应力状态。
2、地应力的成因、组成成分和影响因素 一、地应力的成因
(1)大陆板块边界受压引起的应力场
(2)地幔热对流引起的应力场
(3)由地心引力引起的应力场
(4)岩浆侵入引起的应力场
(5)地温梯度引起的应力场
(6)地表剥蚀产生的应力场
二、自重应力和构造应力 （1）岩体的自重应力 在均匀岩体中，深度为z处的岩体的竖向自重应力为：
又称为地应力。
原岩应力场：原岩应力在岩体空间有规律的分布状 态称为原岩应力场，又称为地应力场。即未经采动的岩 体在天然状态下所具有的应力状态。
1
基本概念
自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而 产生的应力。它是由岩体自重引起的。 自重应力场：自重应力在空间有规律的分布状态称为自重 应力场。 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。或
§4-3 高地应力区特征
4.3.1 高地应力判别准则和高地应力现象
1．高地应力判别准则
高地应力是一个相对的概念。由于不同岩石具有不同的弹 性模量，岩石的储能性能也不同。一般来说，地区初始地应 力大小与该地区岩体的变形特性有关，岩质坚硬，则储存弹 性能多，地应力也大。因此高地应力是相对于围岩强度而言 的。也就是说，当围岩内部的最大地应力与围岩强度(Rb)的 比值达到某一水平时，才能称为高地应力或极高地应力。即
或地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力
量，这就是构造应力。 岩体构造应力是构造运动中积累或剩余的一种分布力。 构造应力场是构造运动中积累或剩余的一种应力场，相对 于人类活动时期而言，除构造活动区外，它是剩余应力场。
b、构造运动的起因 地质学家分析地球表层（包括地壳和地幔）结构及其运动规 律和发展，提出了各种大地构造学说，最具代表的是地质力学学 说和板块构造学说。 (a)、地质力学学说 该学说认为地球自转速度的变化产生两种推动地壳运动的力： 一种是经向水平离心力；一种是纬向水平惯性力。这两种力是引 起地壳岩体中出现构造应力的根本原因。大量的实测资料说明岩 体中水平应力大于垂直应力，说明构造应力以水平应力为主。 (b)、板块构造学说 该学说认为板块运动的核心是海底扩张。海底扩张是由于地幔 对流引起的。
地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量，
这就是构造应力。 构造应力场：构造应力在空间有规律的分布状态称为构造 应力场。
1
基本概念
诱导应力（二次应力）:岩体开挖扰动了原岩的自然平
衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的
应力称为诱导应力或二次应力。 原岩应力≈自重应力＋构造应力
迄今为止，对原岩应力还无法进行较完善的理论计算，
1.岩爆的类型、性质和特点 岩爆的特征可从多个角度去描述，目前主要是根据现场调查 所得到的岩爆特征，考虑岩爆危害方式、危害程度以及对其 防治对策等因素，分为破裂松脱型、爆裂弹射型、爆炸抛射 型。 (1)破裂松脱型 围岩成块状、板状、鳞片状，爆裂声响微弱，弹射距离很 小，岩壁上形成破裂坑，破裂坑的深度主要受围岩应力和强 度的控制。 (2)爆裂弹射型 岩片弹射及岩粉喷射，爆裂声响如同枪声、弹射岩片体积 一般不超过0.33m3，直径5~10cm。洞室开凿后，一般出现 片状岩石弹射、崩落或成笋皮状的薄片剥落，岩片的弹射距 离一般为2~5m。岩块多为中间厚，周边薄的菱形岩片。 (3)爆炸抛射型 岩爆发生时巨石抛射，其声响如同炮弹爆炸，抛射岩块 的体积数立方米到数十立方米，抛射距离几米到十几米。
此外，也有把岩爆分为应变型、屈服型及岩块突出型的。 应变型，指坑道周边坚硬岩体产生应力集中，在脆性岩石 中发生激烈的破坏，是最一般的岩爆现象； 屈服型，指在有相互平行的裂隙的坑道中，坑道壁的岩石 屈服，发生突然破坏，常常是由爆破振动所诱发的； 岩块突出型，是因被裂隙或节理等分离的岩块突然突出的 现象，也是因爆破或地震等而诱发的。 岩爆的规模基本上可以分为三类，即小规模的、中等规模 的和大规模的。
z H
在半无限体中任一微元体上的正应力均 为主应力，且有
x y,
x y 0
xy yz zx 0
根据虎克定律：
1 x y ( x ( y z ) E
得： x y
0
1
z z
其中λ为岩体静止侧压力系数。
在均匀岩体中，岩体的自重初始应力状态为：
z H
x y
1
z z
xy yz zx 0
对于均质成层岩体：
z i hi
i 1
n
n x y n z 1 n
h
在地壳浅部，可认为岩体处于弹性状态，μ=0.20~0.35,在深部，
岩体转入塑性状态， μ=0.50 ，λ＝1，则有：
σx= σy= σz＝γz 各向等压的应力状态，又称为静水压力状态。 著名的海姆假说（瑞士地质学家1878）
（2）构造应力
a、构造应力场的概念 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。
围岩强度比
max
Rb
2、高地应力现象 （1）岩芯饼化现象 （2）岩爆。在岩性坚硬完整或较完整的高地应力 地区开挖隧洞或探洞的过程中时有岩爆发生。岩爆 是岩石被挤压到弹性限度，岩体内积聚的能量突然 释放所造成的一种岩石破坏现象。
(3)探洞和地下隧洞的洞壁产生剥离， 岩体锤击为嘶哑声并有较大变形，在 中等强度以下的岩体中开挖探洞或隧 洞，高地应力状况不会像岩爆那样剧 烈，洞壁岩体产生剥离现象．有时裂 缝一直延伸到岩体浅层内部，锤击时 有破哑声。在软质岩体中洞体则产生 较大的变形，位移显著，持续时间长， 洞径明显缩小。 (4)岩质基坑底部隆起、剥离以及回 弹错动现象。在坚硬岩体表面开挖基 坑或槽，在开挖过程中会产生坑底突 然隆起、断裂，并伴有响声；或在基 坑底部产生隆起剥离。在岩体中，如 有软弱夹层，则会在基坑斜坡上出现 回弹错动现象。
n
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对于各向异性体，例如薄层状沉积岩：
z i hi
i 1
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x y
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//
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x y
E // z 则有 ： x y 1 // E
岩体自重应力的特点：
（a）水平应力σx、σy小于垂直应力σz ； （b） σx、σy、σz均为压应力； （c） σz只与岩体密度和深度有关，而 σx、σy还同时与岩体 弹性常数E、μ有关； （d）结构面影响岩体自重应力分布。
土木建筑学院
荣传新
本章内容：
4.1
概述
4.2 地应力场的分布规律 4.3 高地应力区特征
4.4 地应力测量方法
授课学时：4学时
§4-1 概述 1、基本概念
原岩：未经工程开挖而又不受开挖影响仍处于自然 平衡状态的岩体，称为原岩。 围岩：受工程开挖影响应力发生重新分布的岩体， 称为围岩。 原岩应力：原岩中天然赋存的应力称为原岩应力，
H min 0.2 ~ 0.8 H max
七、地应力的分布规律还受地形、地表剥蚀、风化、岩体结
构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别
是地形和断层的扰动影响最大。 地形：谷底是应力集中部位，最大主应力在谷底或河床
中心近于水平，在岸坡则向谷底或河床倾斜，大致与坡面平
行； 断层和结构面附近是应力降低区，断层端部、拐角处应 力集中区，主应力方向大多平行或垂直于断层走向。
(2)改善围岩应力条件 可从设计与施工的角度采用下述几种办法： a)在选择隧道及其他地下结构物的位置时，应使其长轴方 向与最大主应力方向平行，这样做可以减少洞室周边围岩 的切向应力； b)在设计时选择合理的开挖断面形状，以改善围岩的应力 状态； c)在施工过程中，爆破开挖采用短进尺、多循环，也可以 改善围岩应力状态，这一点已被大量的实践所证实； d)应力解除法，即在围岩内部造成一个破碎带，形成一个 低弹性区，从而使撑子面及洞室周边应力降低，使高应力 转移到围岩深部。为达到这一目的，可以打超前钻孔或在 超前钻孔中进行松动爆破，这种防治岩爆的方法也称为超 应力解除法。
(3)改变围岩性质 在我国煤炭部门，广泛使用煤层预注水法以改变煤的变形及强度 特性，即注水软化的方法。煤试件在浸泡水以后，动态破坏时间 增加，能量释放率显著下降。根据煤试件在自然状态和浸水饱和 状态的动态破坏时间(应力曲线)相比较的结果，可以看出，浸水 饱和煤样的动态破坏时间呈现数量级的增加。人们根据煤的这一 特性对煤层进行预注水来防止冲击地压。 煤层压力注水一般有两种方式：一是在煤层开采前进行压力预注 水．使煤体湿润，减缓和消除煤的冲击能力，这是一种积极主动 的区域性防治措施；第二种是对工作面前方局部应力集中带进行 高压注水，以减缓应力集中，解除煤爆危险，这是一种局部解危 措施。 (4)施工安全措施 主要是躲避及清除浮石二种。岩爆一般在爆破后1h左右比较激烈， 以后则逐渐趋于缓和；爆破多数发生在l~2倍洞室直径的范围以 内，所以躲避也是一种行之有效的方法。每次爆破循环之后，施 工人员躲避在安全处，待激烈的岩爆平息之后再进行施工。当然 这样做要延缓工程的进度，是一种消极的方法。 在拱顶部位由于 岩爆所产生的松动石块必须清除，以保证施工的安全。对于破裂 松脱型岩爆，弹射危害不大，可采用清除浮石的方法来保证施工 安全。
4、岩爆的防治
通过大量的工程实践及经验的积累，目前已有许多 行之有效的治理岩爆的措施，归纳起来有：加固围 岩、加防护 (1)围岩加固措施 该方法是指对已开挖洞室周边的加固以及对撑子面 前方的超前加固，这些措施一是可以改善撑子面本 身以及1~2倍洞室直径范围内围岩的应力状态；二 是具有防护作用，可防止弹射、塌落等。
σv＝27H。 三、水平应力σH普遍大于垂直应力σv,即 侧压力系数λ＝σH/σv >1;
四、平均水平应力σH与垂直应力σv 的比值随深度增加而减 小。
100 1500 0.3 0.5 H H
五、最大、最小水平主应力随深度线性增加：
σHmax＝6.7＋0.0444H(Mpa)
σHmin＝0.8＋0.0329H(Mpa) 六、两个水平应力的关系一般有
2、岩爆产生的条件
岩爆产生的条件可归纳为： (1)地下工程开挖、洞室空间的形成是诱发岩爆 的几何条件； (2)围岩应力重分布和集中将导致围岩积累大量 弹性变形能，这是诱发岩爆的动力条件； (3)岩体承受极限应力产生初始破裂后剩余弹性 变形能的集中释放量即决定岩爆的弹射程度； (4)岩爆通过何种方式出现，这取决于围岩的岩 性、岩体结构特征、弹性变形能的积累和释放时间 的长短。
§4-2 地应力分布规律
目前，原岩应力的实测深度达3000m。在这一深度内，原岩应力变化
规律大致可归纳为以下几点： 一、原岩应力场是相对稳定的非稳定场,它是时间和空间的函数. 二、实测垂直应力σv基本上等于上覆岩层的重力 在25～2700m深度内，σv 随深度线性增加，大致相当于按平均
重度γ=27kN/m3计算出来的重力γH,即
3、岩爆发生的判据
我国工程岩体分类标准采用的判据如下： (1)当Rc／σmax>7时，无岩爆： (2)当Rc／σmax= 4~7时，可能会发生轻微 岩爆或中等岩爆； (3)当履Rc／σmax <4时，可能会发生严重 岩爆。 式中 Rc——岩石单轴抗压强度： σmax——最大地应力。
(5)野外原位测试测得的岩体物理力学指标比 实验室岩块试验结果高。
4.3.2 岩爆及其防治措施
围岩处于高应力场条件下所产生的岩片(块)飞射抛撤，以 及洞壁片状剥落等现象叫岩爆。岩体内开挖地下厂房、隧 道、矿山地下巷道、采场等地下工程，引起挖空区围岩应 力重新分布和集中，当应力集中到一定程度后就有可能产 生岩爆。在地下工程开挖过程中，岩爆是围岩各种失稳现 象中反映最强烈的一种。它是地下施工的一大地质灾害。 由于它的突发性，在地下工程中对施工人员和施工设备威 胁最严重。如果处理不当，就会给施工安全、岩体及建筑 物的稳定带来很多困难，甚至会造成重大工程事故。 由于岩爆是极为复杂的动力现象，至今对地下工程中岩爆 的形成条件及机理还没有形成统一的认识。有的学者认为 岩爆是受剪破裂；也有的学者根据自己的观察和试验结果 得出张破裂的结论；还有一种观点把产生岩爆的岩体破坏 过程分为：劈裂成板条、剪(折)断成块、块片弹射三个阶 段式破坏。
如果钻孔中有裂隙水其水压力为p继续注入高压水裂隙进一步扩展当裂隙深度达到3倍钻孔直径时此处接近原岩应力状态停止加压保持压力恒定p因此在初始裂隙产生后将水压力卸除使裂隙闭合然后重新加压使裂隙重新打开这时水压力为p可见水压致裂法只能确定垂直于钻孔平面内的最大和最小主应力实际上是一种二维应力测量方法
第四章 岩体地应力及其测量方法
而只能依靠实际测量来建立岩体中初始应力状态。
2、地应力的成因、组成成分和影响因素 一、地应力的成因
(1)大陆板块边界受压引起的应力场
(2)地幔热对流引起的应力场
(3)由地心引力引起的应力场
(4)岩浆侵入引起的应力场
(5)地温梯度引起的应力场
(6)地表剥蚀产生的应力场
二、自重应力和构造应力 （1）岩体的自重应力 在均匀岩体中，深度为z处的岩体的竖向自重应力为：
又称为地应力。
原岩应力场：原岩应力在岩体空间有规律的分布状 态称为原岩应力场，又称为地应力场。即未经采动的岩 体在天然状态下所具有的应力状态。
1
基本概念
自重应力：地壳上部各种岩体由于受到地心引力的作用而 产生的应力。它是由岩体自重引起的。 自重应力场：自重应力在空间有规律的分布状态称为自重 应力场。 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。或
§4-3 高地应力区特征
4.3.1 高地应力判别准则和高地应力现象
1．高地应力判别准则
高地应力是一个相对的概念。由于不同岩石具有不同的弹 性模量，岩石的储能性能也不同。一般来说，地区初始地应 力大小与该地区岩体的变形特性有关，岩质坚硬，则储存弹 性能多，地应力也大。因此高地应力是相对于围岩强度而言 的。也就是说，当围岩内部的最大地应力与围岩强度(Rb)的 比值达到某一水平时，才能称为高地应力或极高地应力。即
或地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力
量，这就是构造应力。 岩体构造应力是构造运动中积累或剩余的一种分布力。 构造应力场是构造运动中积累或剩余的一种应力场，相对 于人类活动时期而言，除构造活动区外，它是剩余应力场。
b、构造运动的起因 地质学家分析地球表层（包括地壳和地幔）结构及其运动规 律和发展，提出了各种大地构造学说，最具代表的是地质力学学 说和板块构造学说。 (a)、地质力学学说 该学说认为地球自转速度的变化产生两种推动地壳运动的力： 一种是经向水平离心力；一种是纬向水平惯性力。这两种力是引 起地壳岩体中出现构造应力的根本原因。大量的实测资料说明岩 体中水平应力大于垂直应力，说明构造应力以水平应力为主。 (b)、板块构造学说 该学说认为板块运动的核心是海底扩张。海底扩张是由于地幔 对流引起的。
地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量，
这就是构造应力。 构造应力场：构造应力在空间有规律的分布状态称为构造 应力场。
1
基本概念
诱导应力（二次应力）:岩体开挖扰动了原岩的自然平
衡状态，使一定范围内的原岩应力发生变化，变化后的
应力称为诱导应力或二次应力。 原岩应力≈自重应力＋构造应力
迄今为止，对原岩应力还无法进行较完善的理论计算，
1.岩爆的类型、性质和特点 岩爆的特征可从多个角度去描述，目前主要是根据现场调查 所得到的岩爆特征，考虑岩爆危害方式、危害程度以及对其 防治对策等因素，分为破裂松脱型、爆裂弹射型、爆炸抛射 型。 (1)破裂松脱型 围岩成块状、板状、鳞片状，爆裂声响微弱，弹射距离很 小，岩壁上形成破裂坑，破裂坑的深度主要受围岩应力和强 度的控制。 (2)爆裂弹射型 岩片弹射及岩粉喷射，爆裂声响如同枪声、弹射岩片体积 一般不超过0.33m3，直径5~10cm。洞室开凿后，一般出现 片状岩石弹射、崩落或成笋皮状的薄片剥落，岩片的弹射距 离一般为2~5m。岩块多为中间厚，周边薄的菱形岩片。 (3)爆炸抛射型 岩爆发生时巨石抛射，其声响如同炮弹爆炸，抛射岩块 的体积数立方米到数十立方米，抛射距离几米到十几米。
此外，也有把岩爆分为应变型、屈服型及岩块突出型的。 应变型，指坑道周边坚硬岩体产生应力集中，在脆性岩石 中发生激烈的破坏，是最一般的岩爆现象； 屈服型，指在有相互平行的裂隙的坑道中，坑道壁的岩石 屈服，发生突然破坏，常常是由爆破振动所诱发的； 岩块突出型，是因被裂隙或节理等分离的岩块突然突出的 现象，也是因爆破或地震等而诱发的。 岩爆的规模基本上可以分为三类，即小规模的、中等规模 的和大规模的。
z H
在半无限体中任一微元体上的正应力均 为主应力，且有
x y,
x y 0
xy yz zx 0
根据虎克定律：
1 x y ( x ( y z ) E
得： x y
0
1
z z
其中λ为岩体静止侧压力系数。
在均匀岩体中，岩体的自重初始应力状态为：
z H
x y
1
z z
xy yz zx 0
对于均质成层岩体：
z i hi
i 1
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n x y n z 1 n
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在地壳浅部，可认为岩体处于弹性状态，μ=0.20~0.35,在深部，
岩体转入塑性状态， μ=0.50 ，λ＝1，则有：
σx= σy= σz＝γz 各向等压的应力状态，又称为静水压力状态。 著名的海姆假说（瑞士地质学家1878）
（2）构造应力
a、构造应力场的概念 构造应力：由地质构造作用产生的应力称为构造应力。
围岩强度比
max
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2、高地应力现象 （1）岩芯饼化现象 （2）岩爆。在岩性坚硬完整或较完整的高地应力 地区开挖隧洞或探洞的过程中时有岩爆发生。岩爆 是岩石被挤压到弹性限度，岩体内积聚的能量突然 释放所造成的一种岩石破坏现象。
(3)探洞和地下隧洞的洞壁产生剥离， 岩体锤击为嘶哑声并有较大变形，在 中等强度以下的岩体中开挖探洞或隧 洞，高地应力状况不会像岩爆那样剧 烈，洞壁岩体产生剥离现象．有时裂 缝一直延伸到岩体浅层内部，锤击时 有破哑声。在软质岩体中洞体则产生 较大的变形，位移显著，持续时间长， 洞径明显缩小。 (4)岩质基坑底部隆起、剥离以及回 弹错动现象。在坚硬岩体表面开挖基 坑或槽，在开挖过程中会产生坑底突 然隆起、断裂，并伴有响声；或在基 坑底部产生隆起剥离。在岩体中，如 有软弱夹层，则会在基坑斜坡上出现 回弹错动现象。