地应力及其在地下工程中的应用
地应力测试及其在勘探开发中的应用
地应⼒测试及其在勘探开发中的应⽤综述地应⼒测试及其在勘探开发中的应⽤葛洪魁林英松王顺昌(⽯油⼤学⽯油⼯程系,⼭东东营257062)(⽯油物探局)摘要对国内外地应⼒测试与应⽤⼯作现状进⾏了综合分析。
论述了地应⼒的分布规律、地应⼒的矿场和岩⼼测试⽅法、地应⼒的计算及其在油⽓勘探开发中的应⽤等。
分析了⽔⼒压裂法、井壁崩落法、声发射法等地应⼒测试⽅法的原理、应⽤范围及计算⽅法,对⽬前应⽤的测试⽅法中存在的问题进⾏了研究,并指出了进⼀步发展的⽅向及需要解决的主要问题。
结合油⽓勘探开发的需要,对油⽥开展地应⼒研究问题提出了建议。
主题词岩⽯应⼒;测试;⽔⼒压裂;声发射;开发⽅案;裂缝;预测;定向射孔中图法分类号T E21;P554X第⼀作者简介葛洪魁,男,1963年⽣。
副教授,1989年获硕⼠学位,现在攻读博⼠学位。
主要从事岩⽯⼒学、地应⼒等⽅⾯的研究。
引⾔⽯油形成并赋存于地壳岩⽯中。
地应⼒的⼤⼩及其变化是控制油⽓富集区分布、⽔⼒压裂裂缝扩展、储集层裂缝分布、油井套管长期外载以及钻井地层破裂压⼒、坍塌压⼒等项参数的因素之⼀,也是油⽓⽥开发⽅案的制定及油井⼯程设计必不可缺少的基础数据。
认真分析研究国内外地应⼒测试及应⽤的现状,依此确定地应⼒研究⼯作的⽅向和路线,具有重要意义。
1地应⼒测试⽅法研究概况到⽬前为⽌,地应⼒的确定⽅法可以分为四⼤类:⼀是利⽤资料进⾏定性分析,如⽕⼭喷道、断层类型、油井井眼稳定情况、取⼼收获率、区域应⼒场、地形起伏、地质构造、震源机制等;⼆是矿场应⼒测试,如⽔⼒压裂应⼒测试,井壁崩落地应⼒反演;三是岩⼼测试,如差应变分析、波速各向异性测定、滞弹性应变分析、声发射(Kaiser效应)测定等;四是地应⼒计算,如地应⼒场有限元数值模拟、地应⼒测井解释、钻进参数反演等。
地应⼒测量⽅法虽较多,但真正能直接测量出地应⼒的⽅法,严格来讲还没有。
相对⽽⾔,⽔⼒压裂⽅法可给出⽐较可靠的最⼩地应⼒值,在⼀定精度范围内可视为地应⼒的直接测量。
地应力_精品文档
地应力什么是地应力？地应力（Geostress）指的是地球内部的应力状态。
地应力影响着地下岩石的变形和破裂，对地下工程和地震活动有重要影响。
地应力的研究对于地质灾害的预测和工程设计具有重要意义。
地应力的成因地应力的形成和分布受多种因素影响，主要包括地壳运动、地质构造变形和岩石的物理性质。
地壳运动地壳运动是地应力形成的基础。
地壳运动引起了岩石的变形和应力的积累。
常见的地壳运动包括板块运动、地震和火山活动。
这些地壳运动导致了应力在岩石体内的传递和积累，形成了地应力。
地质构造变形地质构造变形是地应力形成的重要原因。
地球内部存在着各种各样的构造，如断裂带、褶皱带、剪切带等。
这些构造的形成和变形会导致地应力的分布和变化。
地质构造变形的程度和方式对地应力的大小和方向有着重要影响。
岩石的物理性质岩石的物理性质对地应力的形成和传递也有重要影响。
岩石的弹性模量、剪切模量和泊松比等物理参数决定了岩石的应力特性。
不同的岩石类型具有不同的物理性质，因此地应力的大小和方向也会有所不同。
地应力的测量方法为了研究地应力，科学家们发展了多种地应力测量方法。
下面介绍几种常见的地应力测量方法：岩石力学试验岩石力学试验是直接测定地应力的一种常用方法。
通过测定岩石样品在不同应力下的变形情况，可以推断出地应力的分布和大小。
这是一种比较准确的地应力测量方法，但需要进行大量的实验工作。
岩石应力释放法岩石应力释放法是通过测量岩石体内的应力释放情况来推断地应力的方法。
通过测量岩石样品在加载和卸载过程中的变形情况，可以推算出地应力的大小和方向。
这种方法适用于室内实验和野外观测。
地震测井法地震测井法使用地震波测量地下的地应力。
通过检测地震波在岩石体内的传播速度和方向变化，可以推断出地应力的分布和大小。
这种方法适用于地下深部地应力的研究。
地应力的应用地应力的研究对于地质灾害的预测和工程设计具有重要意义。
以下是地应力应用的几个方面：地下工程地下工程是地应力的主要应用领域之一。
浅部煤矿井下地应力分布特征研究及应用
浅部煤矿井下地应力分布特征研究及应用摘要：根据地应力测量数据，分析了浅部煤矿井下地应力分布特征与变化趋势，并与深部煤矿进行了比较。
通过实例分析，介绍了地应力测量结果在浅部煤矿井下工程中的应用情况。
浅部煤矿井下地应力受多种因素影响，测量数据离散性很大，随测点埋深的变化规律不明显;水平应力占绝对优势。
将地应力测量数据应用于浅部煤矿煤柱尺寸优化、锚杆支护参数设计，在保证巷道安全与支护效果的前提下，提高了煤炭资源采出率，降低了巷道支护成本。
关键字：煤矿;浅部;地应力测量;水压致裂;应力分布特征煤炭开采中涉及的矿井开拓部署、巷道布置与支护设计，采煤方法与工艺，采场矿压显现特征、岩层运动与破坏规律及采场岩层控制，冲击地压、煤与瓦斯突出等灾害的机理与防治，均与煤岩层中的地应力有密切关系。
弄清煤矿井下地应力分布规律对实现安全、高效开采具有重要意义。
1 浅部煤矿井下地应力测量1. 1 地应力测量方法与仪器在煤矿井下巷道中采用水压致裂法进行地应力测量。
钻孔在巷道顶板中部垂直向上布置，测量水平面上的最大与最小水平主应力。
垂直应力由上覆岩层自重估算得出。
为测得原岩应力，测点位置应避开采煤工作面周围采动应力影响和掘巷引起的巷道围岩应力重新分布区域。
地应力测量仪器采用煤炭科学研究总院开采研究分院开发的 SYY－56 型小孔径水压致裂地应力测量装置，如图 1 所示。
该测量装置由小孔径封隔器、印模器与定向仪、高压泵、储能器及数据采集分析装置等组成。
测量钻孔直径为56 mm，钻孔深度根据巷道具体条件确定，一般为 20 ～30 m。
2 浅部煤矿井下地应力测量结果分析2. 1 地应力场类型及大小88 个测点的地应力测量数据显示，最大水平主应力大于垂直主应力的测点有84 个，占总测点的95. 5%，水平应力占绝对优势，属于典型的构造应力场类型。
进一步细分，存在 3 种应力场: (1)σH＞σV＞σh 型，共 31 个测点，占总测点数的35. 2%。
地应力研究现状以及在工程应用中存在的问题
地应⼒研究现状以及在⼯程应⽤中存在的问题地应⼒研究现状以及在⼯程应⽤中存在的问题。
地应⼒存在於地壳中的应⼒。
⼴义上也指地球体内的应⼒。
它包括由地热﹑重⼒﹑地球⾃转速度变化及其他因素产⽣的应⼒。
地质⼒学认为﹐地壳内的应⼒活动是使地壳克服阻⼒﹑不断运动发展的原因﹔地壳各处发⽣的⼀切形变﹐如褶皱﹑断裂(见节理﹑断层)等都是地应⼒作⽤的结果。
通常﹐地壳内各点的应⼒状态不尽相同﹐并且应⼒随(地表以下)深度的增加⽽线性地增加。
由於所处的构造部位和地理位置不同﹐各处的应⼒增加的梯度也不相同。
地壳内各点的应⼒状态在空间分布的总合﹐称为地应⼒场。
与地质构造运动有关的地应⼒场﹐称为构造应⼒场。
通常指导致构造运\动的地应⼒场。
有⼈也将由於构造运动⽽产⽣的地应⼒场简称为构造应⼒场。
在地质⼒学中﹐构造应⼒场是指形成构造体系和构造型式的地应⼒场﹐包括构造体系和构造型式所展布的地区﹐连同它内部在形成这些构造体系和构造型式时的应⼒分布状况。
有多少类型的构造体系﹐就有多少种类的构造应⼒场。
⼀定型式的构造体系所代表的应变图像﹐反映了其构造应⼒场的特徵。
通过对构造应⼒场的分析研究﹐可以推演构造运\动的⽅式和⽅向﹐把各个⼤陆及地区运动的⽅式和⽅向综合起来﹐可以推断地壳运\动的⽅式和⽅向﹐进⽽探索地壳运动的起源。
存在於某⼀地质时期内的构造应⼒场称为古构造应⼒场。
现今存在的或正在活动的地应⼒场称为现今构造应⼒场。
现今构造应⼒场的研究﹐既要实地考察挽近地质时期﹐特别是第四纪以来﹐岩⽯﹑地层发⽣的构造变形以及地区的升降﹐也要⽤适当的仪器装置及其他⽅法﹐直接测量现今地应⼒的活动。
进⾏地应⼒测量时要根据活动的构造体系﹑活动的构造带(如地震带)和重⼤⼯程建设要求来布置测点﹐同时配合相应的地质⼯作。
地应⼒活动会产⽣或影响地质构造。
剧烈的地应⼒活动会引起地震。
地应⼒活动还可影响地壳内岩⽯﹑矿物的物理性质和化学性质。
因此﹐也可以利⽤这种物理和化学性质的改变来分析地应⼒的活动情况。
地应力测量及应用-中石化江汉油田测录井公司
即，侧压力系数λ= σH/ σv＞1 侧压力系数λ=
原地应力的三个方向的主应力σ 原地应力的三个方向的主应力σv、 σH、σh均随深度的增加而增大。 均随深度的增加而增大。
主要内容
一、概述 二、原地应力分布的基本规律 三、原地应力的测量及计算 四、地应力研究在油田开发中的应用
中国石化江汉石油管理局测录井工程公司
Well Logging Engineering Company Jianghan Petroleum Administration SINOPEC
原地应力的分布基本规律
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井壁崩落法
在不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度，根据脆性破裂理 在不同地质时期形成的各种岩石，都具有一定的强度， 论，当作用应力差超过该处岩石的破裂强度时，就会产生井壁崩落现象，形成 当作用应力差超过该处岩石的破裂强度时，就会产生井壁崩落现象， 井壁崩落椭圆，其长轴方向与最小水平主应力平行。 井壁崩落椭圆，其长轴方向与最小水平主应力平行。 确定井壁崩落的基本准则： 确定井壁崩落的基本准则： a）井眼崩落井段必须超过一定长度； ）井眼崩落井段必须超过一定长度； b）两条井径中，其中较小的井径数值必须接近钻井的钻头尺寸； ）两条井径中，其中较小的井径数值必须接近钻井的钻头尺寸； C）当井斜时，扩径的长轴方向不能与井眼的高边方位一致。 ）当井斜时，扩径的长轴方向不能与井眼的高边方位一致。
名词解释地应力
名词解释地应力
嘿，咱来说说地应力！这地应力啊，就好像是大地的“情绪”呢！你想想看，大地这么庞大的家伙，它也有自己的“喜怒哀乐”呀。
地应力其实就是存在于地壳中的应力。
就好比我们人会有压力一样，大地也有呢！它在漫长的时间里，承受着各种力量的作用。
这些力量来自于地球内部的活动，比如板块的运动啦，还有地壳自身的重量等等。
这地应力可重要了呢！它就像是一个隐藏在地下的“大力士”，虽然我们平时看不见它，但它却在悄悄地发挥着作用。
比如说，它会影响到岩石的变形和破裂。
就好像我们拉橡皮筋，拉得太紧了橡皮筋就会断掉一样，地应力要是太大了，岩石也可能会受不了而发生变化。
它还和地震有着密切的关系哟！有时候地应力积累到一定程度，就像一个被压得太久的弹簧，“嘣”的一下就释放出来了，这可能就会引发地震呢！你说吓人不吓人？
咱再打个比方，地应力就像是一个默默工作的幕后英雄。
我们平时可能根本不会注意到它，但它却在悄悄地塑造着我们的地球呢！它让山脉隆起，让峡谷形成，就像一个神奇的雕塑家。
而且啊，了解地应力对于我们人类来说也很重要呢！工程师们在建造大型建筑、隧道、桥梁的时候，都得考虑地应力的影响呀。
要是不考虑，那可不得了，说不定哪天就出问题了呢！这可不是开玩笑的呀！
你说，这地应力是不是很神奇？它藏在地下，却有着这么大的影响力。
我们虽然看不见它，但却能感受到它带来的种种变化。
就像风一样，我们看不见风，但能看到树叶在飘动，就知道风在那里啦。
所以啊，我们可不能小瞧了地应力这个家伙！它虽然看不见摸不着，但却在默默地影响着我们的生活和整个地球的面貌呢！我们得好好去研究它，了解它，这样才能更好地和我们的地球相处呀，不是吗？。
煤矿开采中的地应力特点及其应用
煤矿开采中的地应力特点及其应用摘要：地应力会给岩土工程产生很大的影响，主要是造成其变形、破坏等，所以进行围岩力学分析就是为了掌握岩土工程设计特点，为开发顺利的进行奠定基础。
分析了解煤矿开采地应力特点和应用，目的就是让煤矿开采安全性和岩土工程质量得到提升。
本文对于煤矿开采地应力特点和应用，目的就是保证安全性和岩土工程质量。
关键词：煤矿开采；地应力特点；岩土工程我们都知道，地球时刻保持着自转与公转，在地球运动的过程中，会产生天然的应力，潜藏在地层结构内部，能量较大，给工程产生较大的破坏力。
原岩应力是潜藏在没有给工程产生干扰的天然应力，在人们下井开挖巷道围岩内，这就会产生新的应力，即次生应力。
煤矿开采环节，巷道掘进作业施工，工作面回采是重要的工作之一，与其他地下采矿是相同的，所以进行地应力研究有着极为重要的作用。
1地应力概述地应力是在底层内没有受到工程扰动的天然应力，也可以叫做是岩体的绝对应力与初始应力。
地应力的产生原因有很多，比如地球内部应力、不同板块之间的受压、地心引力等，其主要组合成了应力场、重力场等。
如果在地下空间进行巷道开挖施工，会给巷道周边的原始应力以及所在位置形成不同程度的影响，所以巷道周围会有新的应力产生，这就是次生地应力。
煤矿开采作业阶段，巷道围岩容易受到原始应力和次生应力的联合作用，所以要加强这一方面的分析。
1.1原岩应力原岩应力一般也可以被叫做绝对应力、初始应力，所以在煤矿开采作业前，就已经在岩体中存在，这一应力形成的原因包含地壳构造运动、自重、地质结构应力等方面。
1.2次生应力煤矿开采工作进行中，会让应力发生改变，达到新的平衡性状态，在之前岩体内部地应力是平衡性的状态，在煤矿开采进行中，原岩应力场会有不同程度的影响，这样就会形成次生应力。
开采活动不同，原油应力场产生的影响也是不同的。
开采环节所导致的次生应力会超过原岩应力，也可能会出现比原岩应力小的情况，对于煤矿开采工作来说，开采活动包含工作面回采与巷道掘进。
地应力与地应力测量方法简介
地应力与地应力测量方法简介地应力，又称原岩应力，也称岩体初始应力或绝对应力，是在漫长的地质年代里，由于地质构造运动等原因产生的。
在一定时间和一定地区内，地壳中的应力状态是各种起源应力的总和。
主要由重力应力、构造应力、孔隙压力、热应力和残余应力等耦合而成,重力应力和构造应力是地应力的主要来源。
地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。
另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其他物理化学变化等也可引起相应的应力场。
而重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。
地应力测量，就是确定拟开挖岩体及其周围区域的未受扰动的三维应力状态，这种测量通常是通过多个点的量测来完成的。
地应力测量是确定工程岩体力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩土工程开挖设计和决策科学化的前提。
地应力对矿山开采、地下工程和能源开发等生产实践均起着至关重要的作用，所以地应力研究是当前国际采矿界上的一个前沿性课题，近几十年来，世界上许多国家均开展了地应力的测量及应用研究工作,取得了众多的成果。
随着矿区开采现代化进程的不断提高和开采深度的不断增加，对矿区所处的地质条件和应力环境提出了更进一步的要求。
查明矿区深部煤炭资源的开采地质条件和应力环境，为深部矿井的设计、建设和生产提供更加精细可靠的地质资料和数据，以便采取有效技术手段和措施，避免和减少灾害的发生，是实现矿井安全高效生产的重要保障。
地应力是引起采矿工程围岩、支架变形和破坏、产生矿井动力现象的根本作用力，在诸多的影响采矿工程稳定性因素中，地应力是最重要和最根本的因素之一。
准确的地应力资料是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析和计算，矿井动力现象区域预测，实现采矿决策和设计科学化的必要前提条件。
采矿规模的不断扩大和开采深度的纵深发展，地应力的影响越加严重，不考虑地应力的影响进行设计和施工往往造成露天边坡的失稳、地下巷道和采场的坍塌破坏、冲击地压等矿井动力现象的发生，致使矿井生产无法进行，并经常引起严重的事故，造成人员伤亡和财产的重大损失。
地应力测量的原理和应用
地应力测量的原理和应用概述地应力测量是地下工程设计和地震预测等领域中非常重要的技术手段。
本文将介绍地应力测量的原理和应用，并通过列点形式进行详细阐述。
原理1.地应力是介质内部或界面上由应力引起的正常力。
地应力的大小和方向对于地下工程的稳定性和岩体的破裂破坏具有重要影响。
2.地应力的测量原理主要基于力学原理，通过测量岩石或土壤中的应变变化来推测应力的大小和方向。
3.常用的地应力测量方法包括孔隙水压力计法、直接测定法、剪切试验法等。
应用1.地应力测量在地下工程设计中的应用：–地下隧道和地下室的设计中需要考虑地应力的大小和方向。
–地下开采工程中，地应力测量可以预测地下岩体的稳定性，减少事故发生的风险。
–桥梁和大型建筑物的地基设计中，地应力的测量可以为结构的稳定性提供依据。
2.地应力测量在地震预测中的应用：–地应力测量可以用于监测地壳中的应力变化，进而预测地震的发生概率和可能的破坏范围。
–地应力测量可以与地震监测技术相结合，提高地震预测的准确性和可靠性。
优势和挑战优势•地应力测量可以提供地下工程设计和地震预测所需的重要参数。
•地应力测量可以帮助减少地下工程事故的发生概率，保证工程的安全性。
•地应力测量可以提高地震预测的准确性，为地震灾害防治提供科学依据。
挑战•地应力测量需要准确的仪器设备和专业的技术人员进行操作，成本较高。
•地应力测量的技术研究和应用仍存在一定的局限性，需要进一步的研究和发展。
结论地应力测量是地下工程设计和地震预测中不可或缺的重要技术。
通过了解地应力测量的原理和应用，可以更好地理解地下岩体和土壤的力学行为，为工程和地震预测提供科学依据。
同时，我们也要认识到地应力测量的局限性和挑战，促进地应力测量技术的进一步研究和发展，提高其应用的准确性和可靠性。
对地应力及其应用的认识
ｚ
为 泊 松 比 ） 地 球 物 理 应 力 （ 温 梯 度ห้องสมุดไป่ตู้， 磁 变 化 ， 电 效 应 ） 边 界 应 形 式 可 以 化 简 为 ｋ ＋ 结 合 已 有 的 数 据 得 到 三 种 岩 石 的 ａｂ值 。 、 地 地 地 、 ＝ ｂ， ， 力 （ 块 之 间 相 互 作 用 产 生 ） 体 力 应 力 （ 宇 宙 空 间 质 点 对 岩 体 产 地 、 如
地 应 力 是 指 地 层 中 存 在 的 应 力 。 即 指 未 受 工 程 干 扰 的 天 然 应
所 力 ， 从 广 义 上 讲 ． 包 括 由 于 工 程 施 工 破 坏 岩 土 平 衡 而 产 生 的 附 角 的 角 平 分 线 。 由 于 剪 应 力 由 正 应 力 公 式 推 导 出 ． 以 剪 应 力 的 表 但 也 示 形 式 与 正 应 力 表 示 形 式 基 本 相 同 ．Ｅ＝／ Ｒ。 以 下 数 据 是 结 合 表 ｘ ￣ Ｈ＋ 加应 力 ． 文提 到 的地 应力 主 要 指前 者 。 本
口 ￣－旦 －
，
由于研 究 的方 法 和 目的有 所 侧重 。对地 应 力的 分 类有 很多 种 ， 本文从 构 造成 因分类 ． 地 应力 的分 为构 造 应力 和非 构 造应 力 。 将
１ １ １构 造 应 力 ．．
构造 应 力 的作 用效 果 有地 层运 动 和对 地 层产 生 的应 变 与变 形 。
１２ １垂 直 应 力 随 深 度 的 变 化 规 律 ．．
构 造 应 力 并 非 是 一 种 单 一 应 力 ， 是 多 种 应 力 的 集 中 体 现 。 岩 体 而 如
自重 产 生 的应 力 （ 直 应 力 ｍ＝ ｇ 水平 应 力 ＝ 竖 ｐ ｈ；
地应力系数
地应力系数是反映地应力状态的重要参数，它与岩土体的变形、破坏以及工程稳定性等问题密切相关。
地应力系数可以通过钻孔应力测试、应力解除法等手段进行测定。
同时，也可以利用地球物理勘探方法、数值模拟等方法进行估算。
在工程应用中，地应力系数可以用于评估岩土体的稳定性，预测岩土体的变形和破坏，以及为工程设计提供依据。
例如，在地下工程中，地应力系数可以用于确定围岩的应力状态，预测围岩的变形和破坏，从而为支护设计和施工提供依据。
需要注意的是，地应力系数会受到多种因素的影响，如地层结构、地下水条件、工程活动等。
因此，在应用地应力系数时，需要综合考虑各种因素，并结合实际情况进行综合分析和判断。
地应力
。
水压致裂法原理
测量地应力的水压致裂法是借助封隔器在垂直钻孔中测点处封 隔一段,作为压裂段,通过加压段的水压力,使孔壁岩石破裂,然后用印 模器或通过安装电视照相机,得出压裂裂缝,借助罗盘测定压裂裂缝方 向,并根据压裂时的水压力计算岩体初始应力。 记录仪可测出距孔口不同位置地应力测量压裂曲线图， 经由水 压致裂数据处理软件将所测曲线图进行分析计算各测点的压力大小。， 而后关泵停止施压， 在
压力稳定后， 将之与大气接通。 4） 重张试验。等压裂管道内的压力回零， 再实行第二回次的重张试验， 即让上一次产生的破裂缝重新张开， 并实时记录压力随时间变化的曲线， 关泵后再记录压力随时间变化的衰减曲线， 然后接通压裂管道与大气的连 接， 将压力回零。 5） 印模。用印模胶筒对原生裂缝和产生压裂缝的孔段进行印模， 并对 印模胶筒上的裂缝痕迹进行记录分析， 计算出印模结果和压裂曲线以测出 地应力状态。 。
水压致裂原地应力测量是以弹性力学为基础，并以下面3 个假设
为前提：
（1）岩石是线弹性和各向同性的； （2）岩石是完整的，压裂液体对岩石来说是非渗透的；
（3）岩层中有一个主应力的方向和孔轴平行。
在上述理论和假设前提下，水压致裂的力学模型可简化为一个 平面应力问题，如下：
上图为水压致裂法简化为平面问题的原理图， 由弹性力学计算可得 出，
孔壁夹角为直角的A、B 两个点的应力集中σA、σB 分别为： σA=3σ2-σ1
σB=3σ1-σ2
（1）
临界破裂压力P1 即促使孔壁发生破裂的外加液压与岩石抗张强度 T 加上孔壁破裂处的应力集中的总和相等， 也就是：
P1= T+（ 3σ2-σ1） （2）
但如果岩石中存在着孔隙压力， 则有效应力为区域主应力所替换， 设孔隙压力为Po， σh 为原地应力场中最小水平主应力， 而σH 为最大
地应力的作用
地应力的作用地应力是地层压力的一种表现形式。
随着地球运动的不断演化，地应力的作用在地质学、地球物理学、工程学等领域中发挥了重要的作用。
本文将探讨地应力的作用。
一、地应力的来源地应力主要来源于以下几个方面：1.自重应力：地球形成后，重力作用导致地表产生一定的压力，称为自重应力。
2.大地构造运动引起的应力：地球板块的构造运动会产生撞击应力、剪切应力和压缩应力等。
3.物质对其它物质引起的应力：地球内部存在一些岩浆、气体、水等物质，它们对其它物质会产生一定的压力。
1.影响地质变形：地应力是地壳变形的主要驱动力，受到地应力影响的岩石、矿物和地层体会发生不同程度的变形。
2.影响地下水的流动：地应力会影响地下水的流动，使地下水存在着一定的压力。
3.影响岩石断裂和岩石力学性质：地应力的剪切作用可以引起岩石的断裂和岩石中裂纹的扩展；地应力还会影响岩石力学性质的各项指标。
4.影响地震发生：由于地应力的存在，当地下岩石的应力达到一定的临界值时，就会出现地震。
5.影响能源的勘探和开采：地应力会在石油、天然气、煤等矿物储层中产生不同程度的应力，对勘探和开采具有一定的影响。
6.影响大地测量和地震预测：地应力也是大地测量和地震预测的重要因素之一，对大地测量结果和地震预测结果的准确性也会产生一定的影响。
三、地应力的测定和认识地应力的测定和认识是地球科学领域中的一个重要研究方向。
地应力的测定主要分为两类：一种是直接测量，即安装应变仪、关键带等地应力测量设备进行测量；另一种是间接推算，即基于地质、地球物理数据推算地应力。
现今，随着计算机技术和模拟技术的发展，地球科学家们已经能够模拟计算出地球不同深度的地应力，从而更好地了解地应力对地壳运动和地质环境的影响。
总之，地应力的作用是十分重要的。
深入了解和研究地应力的来源、分布和作用可以为地球科学、地质工程、能源开发和环境保护等领域提供有价值的参考和指导。
地应力计算公式范文
地应力计算公式范文
地应力表示垂直或水平方向上施加在地层中的压力。
地应力是地球重
力作用于地层岩石的结果。
地应力的计算公式包括均布荷载与地壳运动两
部分。
1.均布荷载的计算公式
均布荷载是由于地层上方的岩石层和地下水、大型建筑物等引起的压力。
均布荷载的计算公式如下：
σ=γD
其中，σ为地应力，γ为岩石层的单位体积重量，D为地下深度。
2.地壳运动的计算公式
地壳运动是由于地球板块的运动和构造活动引起的压力。
地壳运动的
计算公式如下：
σ=Ex
其中，σ为地应力，E为地壳应力系数，x为水平方向上与地壳运动
方向夹角的正弦值。
地壳应力系数E是估计的参数，它与地壳中的岩石性质、位移速度等有关。
地应力的计算不仅直接影响地层岩石的稳定性，还在地下工程、矿井
开采等领域具有重要的应用价值。
为了准确计算地应力，需要对地质信息、地质构造、地下水情况等进行详细的调查和分析。
在实际工程中，需要根据具体情况选择适当的地应力计算公式，并结合实际测量数据进行验证和修正。
此外，还需要考虑地层中的非均质性、地下应力的变化规律等因素，以提高地应力计算的准确性。
总结起来，地应力的计算公式主要包括均布荷载和地壳运动两部分。
均布荷载与地层深度成正比，地壳运动则与地壳应力系数和与地壳运动方向夹角的正弦值成正比。
地应力的计算需要综合考虑地层的地质情况、地下水情况以及实测数据等因素，以提高计算的准确性。
岩石力学基础教程教学课件侯公羽第6章地应力
地应力测量的原理
岩石力学性质
地应力的测量依赖于对岩石力学 性质的充分了解，包括岩石的弹 性模量、泊松比、抗剪强度等参 数。
应变平衡方程
根据岩石中的应变平衡方程，通 过测量岩石中的位移和应变，结 合岩石的力学性质，可以推算出 地应力的大小和方向。
测量误差分析
地应力的测量存在误差，包括测 量设备的误差、岩石力学性质的 误差以及数据处理和分析的误差 等，需要进行误差分析和修正。
地应力的利用
地应力用于能源开发
地应力可以用于石油、天然气的开采，通过分析地应力分布，可 以提高开采效率。
地应力用于地下工程
在地下工程中，可以利用地应力进行支护和稳定，例如隧道、矿山 的开挖。
地应力用于地质灾害防控
通过分析地应力分布，可以预测地质灾害的发生，如滑坡、泥石流 等，从而采取相应的防控措施。
要点一
边坡工程中的地应力分布
边坡工程中的地应力分布受到地形、地质构造、地下水等 因素的影响。
要点二
地应力对边坡工程稳定性的影响
地应力的大小和方向对边坡工程的稳定性有着重要影响。 在边坡工程设计和施工过程中，需要对地应力进行测量和 评估，以确保边坡的稳定性和安全性。
05 地应力在工程中的利用与 控制
地应力测量的应用
岩土工程设计
在岩土工程设计中，地应力是重 要的设计参数，通过地应力测量 可以了解工程区域的地应力状态，
为工程设计和施工提供依据。
地质灾害防治
地应力测量可以帮助了解地质灾害 发生区域的地应力状态，为地质灾 害防治提供科学依据。
矿产资源开发
在矿产资源开发中，地应力测量可 以帮助了解矿体的应力状态，为矿 产资源的开采提供技术支持。
04 地应力对工程的影响
abaqus动力边界地应力平衡
abaqus动力边界地应力平衡1. 介绍在工程结构分析中，地应力是一个重要的影响因素，特别是对于地下工程和岩土工程来说。
abaqus是一款常用的有限元分析软件，可以用于分析各种工程结构的热、力学和动力学问题。
在abaqus中，通过设置动力边界条件来模拟地应力的作用，保证结构在地应力的作用下可以达到平衡状态。
2. 地应力的作用地应力是指在地下岩土中由地球自身重力和地球内部物质的重力所产生的应力。
它对地下工程结构的稳定性、变形和破坏具有重要的影响。
在地下工程中，结构体受到地应力的约束，必须在地应力的作用下达到平衡状态，因此需要进行地应力平衡的分析。
3. abaqus中动力边界条件的设置在abaqus中，可以通过设置动力边界条件来模拟地应力的作用。
首先需要建立模型，并对模型进行网格划分。
然后可以通过创建荷载来模拟地应力的作用，通常使用压力荷载来表示地应力的作用。
在abaqus中，可以选择不同的压力类型，比如静态压力、动态压力或者地震荷载等，根据实际情况选择合适的压力类型。
在设置动力边界条件时，需要考虑地应力的方向和大小，以及结构的几何形状和材料特性等因素。
4. 地应力平衡的分析方法在abaqus中，可以通过施加地应力荷载和设置动力边界条件来进行地应力平衡的分析。
首先需要对结构进行静力分析，确定结构的初始受力状态。
然后根据地应力的方向和大小，在结构表面施加相应的地应力荷载。
接着设置动力边界条件，对结构进行动力分析，通过迭代计算使结构达到地应力平衡状态。
最终得到结构在地应力作用下的平衡位移和应力分布情况。
5. 地应力平衡分析的应用地应力平衡分析在地下工程和岩土工程中具有广泛的应用。
比如在隧道、地铁、水坝、地下管道等工程中，地应力的影响必须得到合理的分析和处理。
通过使用abaqus软件进行地应力平衡分析，可以更准确地预测结构的受力状态，提高工程设计的安全性和可靠性。
6. 结论abaqus是一款强大的有限元分析软件，可以用于地应力平衡分析。
水平地应力
水平地应力
水平地应力是指地层中横向的应力。
在地球表面，自然界中的水平地应力主要来源于地壳板块运动和地表荷载作用。
地壳板块的运动会引起地质构造的变形，从而产生水平地应力。
而地表荷载则是指人类活动或自然因素（如风、水流等）对地表的压力作用，也会产生水平地应力。
水平地应力对于地下工程建设具有重要的影响。
在地下开挖或钻井过程中，水平地应力会对井壁或隧道壁产生压力，如果压力过大，就会导致井壁或隧道壁的塌陷。
因此，地下工程建设时必须对水平地应力进行充分的分析和计算，以保证施工安全。
此外，水平地应力也会对地下水的流动产生影响。
当地下水流动时，水的粘性作用会受到水平地应力的影响，从而影响水的流动速度和方向。
因此，在地下水资源开发和管理中，也需要考虑水平地应力的影响。
总之，水平地应力是地质力学中的基本概念，对地下工程建设和地下水资源开发具有重要的影响。
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地应力及其对工程的意义
地应力是指存在于地层中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。
它包括由地热、重力、地球自转速度变化及其他因素产生的应力。
地应力是引起采矿、水利水电、土木建筑等各类岩土工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩土力学属性、进行围岩稳定性分析、实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。
地应力的多变性和复杂性意味着其大小和方向不可能通过数学计算或模型分析的方法来获得，要了解某个地区的地应力状态，唯一的方法就是进行地应力测试，因此地应力测试是进行岩土工程，尤其是地下方向岩土工程的必经之路。
对地应力的研究有助于更好地了解地球内部的物理性质和运动规律，对于预防地质灾害、保障人类安全具有重要意义。
地应力系数
地应力系数
（原创版）
目录
1.地应力系数的定义和重要性
2.地应力系数的计算方法和影响因素
3.地应力系数在工程中的应用
4.地应力系数的测量技术和发展趋势
正文
地应力系数是地壳内应力场的一个重要参数，它反映了地壳内部应力分布的特点和规律。
地应力系数的大小和分布对于地质灾害的预测、预防和治理具有重要的意义。
地应力系数的计算方法是通过测量岩石的应变和应力来确定的。
在实际计算中，需要考虑到岩石的弹性模量、泊松比、密度等因素的影响。
此外，地应力系数还受到地壳构造、地貌、地震活动等因素的影响。
地应力系数在工程中应用广泛，例如在地震预测、地下工程设计、岩石力学研究等方面都有重要的应用。
通过测量地应力系数，可以了解地壳内部的应力分布情况，从而为工程设计提供重要的依据。
随着科技的发展，地应力系数的测量技术也在不断进步。
目前，已经发展了多种测量方法，例如地震法、钻孔法、地面法等。
这些方法各有优缺点，需要根据实际情况选择合适的方法。
总的来说，地应力系数是研究地壳内部应力分布的重要参数，它在地质灾害预测、地下工程设计等方面具有重要的应用。
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地应力及其在地下工程中的应用
[摘要]科学研究表明，我们在进行有关地应力的研究试验中，可以总结到地球表面的盈利受到了很多方面因素的影响。
而且在地应力的四周经常叠加着非构造应力（好比地壳运动引起的应力）。
根据这些已有的研究结论，本文重点探讨了有关地应力的内涵、性质和相关的测量，以其在地下工程中的应用中所面对的各种引人注意的问题。
关于地应力的测量，我们应注意很多的问题有环境的因素和一些客观的因素。
如在测量之前和过程中都应该考虑测量的方位和周围环境的地形、地貌和一些地质影响。
在完成了基本的测定后要对测量的结果进行相关的分析与对比，综合考虑测量的结果对出现的问题及误差要及时的加以改正。
对于地应力澡工程中的应用，我们应综合考虑到工程地理位置、地质的构造和地质的结构以及在不同的地理层面中地应力的变化和特点，除此之外，工程本身的原因也应该充分的考虑进来如，工程自身的设计特点、结构类型、尺寸等原因。
[关键字] 地应力特性地下工程应用
中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：
引言
地应力的内涵特点我们可以通俗的理解为在岩体内部未受到其他因素影响的应力即为地应力。
地应力的来源也非常的广泛通常情况下有以下5个基本的方面，岩体自重、地质构造的活动、地形势能以及剥蚀作用和封闭作用。
一般情况下，自重应力是地心对岩体的作用力，应力的引起有很多的方面也有很多的分类。
由于地质的构造运动引起的应力，在地球的内部存在着很多的构造运动，当这些构造运动和一些岩体内部所存在的残余应力以及正在运动的岩体相互作用，它们将产生相互的作用产生地应力，这种地应力就是导致我们地球地震的原因。
封闭应力就是由于地壳的周围受到了强烈的高温，这种高温的产生引起了岩石的变形，使得岩石与岩石之间岩石与其他的物质之间产生摩擦，这样的结构就是变形的岩石由于受到阻碍，使得应力无法是释放被存储起来，且这些岩石物质都处于平衡状态，所以变形之后基本不能回复原状，所以这种应力叫做封闭应力。
地应力的内涵和特点
在地球内部、地壳中，一般情况下每一个位置的应力都有个字的特点，没有完全相同的一个应力状态，这些应力的物理大小随着深度的增加而呈现线性增加的趋势。
而且受到不同地理位置和不同构造的不同，应力的增长趋势也不尽相同。
地壳中个应力状态的分布的综合成为地应力场。
而在之中和地质构造运动相关联的地应力场，称之为构造应力场。
位于我国西藏的喜马拉雅山在经历了岁月的变迁后，不仅它的高度和外形有了相应的变化，而且他的内部也产生了很大的变化，内部的应力分布状态和大小都呈现出了大大小小的变化。
当喜马拉雅山处于构造期的时候，我国的岩石的应力方向的分布大致为南北朝向，我国的西部岩石的应力主要是北北东-南南西走向，而我国东
部则表现为北南走向至北北西-南南东走向。
当发展到了新构造时期，应力的方向分布产生了很大的变化，除了某些地区，如青藏高原和新疆的部分地区还是以原来的应力分布方向为主外，我国其他的绝大部分的应力分布都发生了绝对性的变化，我国的南方地区走向变为了北西-南东走向，他们的这种走向使得这种构造也是史无前例的，为我国的地质方面的研究提供了新颖的题材。
影响地应力的因素
在地壳中应力的分布特点可谓是复杂多变、难以总结，产生这些多变性、复杂性的主要原因在于地应力的来源广泛和众多的影响因素。
岩体自重的影响
一般情况下，岩体的自重力的大小在数值上等同于特所受的岩体应力，而且经过科学合理的研究在地壳的深处它内部岩体所受应力的分布具有一致性。
地壳内部的构造运动产生的影响
众所周知，在地壳的内部特别是深度大的岩层中岩体的应力分布相对于浅层次的岩层，它的应力分布要复杂的多。
在地应力的控制因素中，地壳内部构造运用的影响起着决定性的作用，对于分析一般的岩体的应力状态，他在竖直方向上的应力是由于岩体的自重产生的，而构造运动的产生则主要控制着水平方向的应力。
综合比较水平向的地应力要比竖直方向上的地应力大很多。
地质作用以及地形地貌的影响
在对地应力的分析中，除了以上两种因素的明显影响外，一些明显的地质作用，如，以下岩土的塌陷、地下水的腐蚀作用和地形地貌都对地应力的分布及大小有着很大的影响。
例如由于水的侵蚀作用，侵蚀前的地应力明显大于侵蚀后的地应力。
还有由于剥蚀作用的影响，在受到剥蚀作用前，在岩体内部存在着水平和竖直两个方向的应力，而在受到了剥蚀作用后水平应力由于保存在了内部所以损失的较少，但是竖直方向的地应力则消耗的较大。
力学性质的影响。
在力学的研究中，里的产生其实就是一个有关于能量产生与释放的过程，地应力也不除外有着一样的性质。
所以这就表明在岩石地应力大小的决定因素中，岩体自身的强度和所受里的大小都对地应力有着明显的影响，对于一些内部结构受力不均的岩体它所受地应力的大小就会不均匀同时也不好控制，相比一些构造好受力均匀的地应力的分布情况就相对较好。
对于一些岩体自身刚度较好，相比于一些刚度小的要提拥有较高的力。
所以，经过我们对于地应力各方影响因素的分析，地应力的分布及大小受到了很多因素的综合影响，我们在平时的研究学习中要多加注意。
地应力在地下工程中的应用
洞室轴线的走向
在地下工程的地下洞室选择中，我们要考虑两个主要的影响因素，地质条件的影响和地下枢纽的布置。
所以在选择轴线走向时应
按以下的关键规矩分析，当水平的应力大于垂直方向的应力时，我们应选择地应力较大的水平应力的方向来作为洞室轴线的走向。
当水平的应力小于垂直方向的应力大小时，这是我们应该选择应力较小的垂直方向应力作为选择。
洞室群体中最佳间距的选择
一般情况下，如果要分析群体的洞室要比单独的分析一个洞室要复杂很多，因为分析它们要从所受的应力上下手，应力的影响起着主要的控制作用。
在洞群中，如何选择最有利的间距是我们需要解决的问题，在我们的研究中可以知道影响其分布的主要是在洞室群周围的围岩的应力作用。
经过相关的科学有效的研究，我们基本可以得到以下结论：在洞群众由于相邻的洞室之间的的相互作用使得原来单个的洞室的情况发生了改变，尤其便现在应力状态。
特点表现在，洞室的隧洞的岩柱周围应力的作用分布最大，而且在竖向应力的作用下使得它的应力集中系数要比单独的洞室的高很多，这也使得洞室群中的个体也具有较高的稳定性。
选择良好的施工顺序以及衬砌支护的时间
由于洞室在施工中的施工顺序和衬砌支护的时间在影响上跟地应力的特性有着很大的联系，两者都相互影响着。
其原因在于洞室在施工中，由于施工开挖改变了洞室的应力所以在岩体的内部就出现了应力集中的现象，这在工程上是非常不利的影响所以我们必须选择良好的施工顺序以及衬砌支护的时间。
稳定性的分析和安全度的计算
在研究地应力的过程中，地下洞室也是不可遗漏的对象，它的稳定性和安全度的计算都是研究地应力中需要解决的问题。
在分析和计算稳定性和安全度之前都必须了解洞室地应力的分布情况。
总结：
通过文章的分析，我们可以总结到地应力的研究存在着很多的价值。
不仅可以对地质灾害进行了解，还可以在工程中解决一些常见的难题，如，工程地理位置的选择、工程的设计方案。
所以在不管是我们的个人企业还是国家的研究所都应重视这一研究，通过研究得到的成果为我国未来的经济发展做努力。
[参考文献]
[1] 刘志刚;赵勇;隧道隧洞施工地质技术[m];中国铁道出版社;2002年08期
[2] 曾秋生;中国地应力状态[m];北京;地震出版社;2007年09期
[3] 于学馥;郑颖人;地下工程围岩分析[m];煤炭工业出版
社;2009年09期
作者简介：
宋欢（1983-），性别：男，籍贯：江西省吉安市，学历：硕士研究生，职称：工程师，研究方向：主要从事地下工程方面研究工作。