地应力及其测量
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(4)测值代表性大：所测得的地应力值及岩体抗拉强度是代表较 大范围内平均值，有较好的代表性。
(5)适应性强：这一方法不需要电磁测量元件，不怕潮湿，可在 干孔及孔中有水条件下作试验，不怕电磁干扰，不怕震动。 因此，这一方法越来越受到重视和推广。
石破裂和裂隙延伸的过程； (7) 解封：压裂完毕后，使封隔器收缩恢复原状，即封隔器解封； (8) 裂隙方位记录：采用定向印模器，通过扩张印模器外层的生橡胶和自动定向
罗盘记录裂隙方位。
P r 321P 0
假设钻孔中 存在压力P0 的裂隙水
Ps 2
水压致裂法 地应力测试 过程示意图
24
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法的优点
(1)设备简单：用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用 液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂电磁测量设备。
(2)操作方便：只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压 裂过程中泵压、液量即可。
(3)测值直观：可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、 关闭压力、开启压力)计算出地应力值，不需要复杂的换算及 辅助测试，同时还可求得岩体抗拉强度。
12
二、地应力场的分布规律
2－实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量
E. Hoek和E.T. Brown总结出的实测垂直 应力随深度H变化的规律。 在深度为25~2700m范围内，实测垂直应 力呈线性增长。
在埋深小于1000m时，测量值与预测值可 能差别很大，有的甚至相差达到5倍，因 此这个方程可以很好地估算出所有应力测 量值的均值，但绝对不能用它来得到任一 特定位置处的准确值，因此最好是测量而 不是估算来确定垂直应力分量。
(1)自重应力场: 地壳上部各种岩体由于受地应力作用而引起的应力
竖直方向、普遍存在，可以计量(与深度成线性关系) 在25~2700m范围内： z= H (H/m，平均容重 ≈27kN/m3)
垂直应力：Z
HAH
A
z H
侧压力： X y Z
H—总深度（m）
—平均容重，KN/m3
—侧压力系数
9
一、概述－地应力的成因
由 xyE 1xyz0
推出
x1 z得：
1
•岩体由多层不同性质岩层组成时(图4-3)
j
第j层应力： z j ihi i1
xj yj jzj
原始垂直应力和水平应力：
n
z ih i
i 1
n
xynz1 nni 1 ih i
Leabharlann Baidu
j
j 1
10
j
一、概述－地应力的成因
(2) 构造应力(由岩石圈板块的相对位移引起的应力)场 1) 成因（有增有减）： 地球公转和自转引起大陆板块东西和南北向挤压；
（1）工程稳定性分析的原始参数。 （2）确定开挖方案与支护设计的必要参数。
4
一、概述－地应力的成因
1912年瑞士地质学家海姆（A.Heim）在大型越岭隧道施工过程中，通 过观测和分析，首次提出了地应力概念，并假定地应力是静水应力状 态。
h v H
σh－水平应力； σv－垂直应力；γ－上覆岩层重量；H－深度 1926年， 苏联学者金尼克修正了地应力静水压力假设，认为地壳中各
16
二、地应力场的分布规律
7－地应力的上述分布规律还会受到地形、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
最大主应力在谷底或河床中 心近于水平，而在两岸岸坡 则向谷底或河床倾斜，并大 致与坡面平行。
17
三、地应力测量方法
工程建设中，对工程岩体地应力的掌握，最可靠的方 法就是进行原位地应力测量。
(套孔应力解除法和其它的应力或应变解除方法以及地球物理方法等都
是常用的间接测量法，其中套孔应力解除法应用最为普遍且发展较为成
熟)
19
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
该方法于20世纪50年代用来提高石油开采产量的措施，后 在实践中由MK Hubbert等发现了水压致裂裂隙和原岩应力 之间的关系，这一发现又被BC Haimson用于地应力测量
7
太平洋板块
一、概述－地应力的成因
(1)大陆板块边界受压引起的应力场
(2)由地心引力引起的应力场
(3)地幔热对流引起的应力场
(4)岩浆侵入引起的应力场(局部应力场)
(5)地温梯度引起的应力场 (6)地表剥蚀产生的应力场
印度洋板块
地应力场主要成分：
自重应力场和构造应力场
8
一、概述－地应力的成因
假定条件： 均匀连续且各向同性 边界条件； 半无限体
尽管地应力有各种假说和理论对地壳的受力有一定规 律性认识，但工程岩体都会受到各种局部地质特征及其它 因素的影响。
地应力测量的目的： 了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体
工程的受力状态以及支护及岩体加固提供依据，同时还为 预报岩体失稳破坏及预测岩爆发生提供依据。
三、地应力测量方法
岩体应力测量可以分为(据测量基本原理不同) ：
点的垂直应力等于上覆岩层的重量，而侧向应力(水平应力）是泊松效应
的结果，应乘以一个修正系数λ。即
v H
h v 1 H
其中，λ为侧压系数
1
υ－上覆岩层泊松比
垂直应力为主， 侧压系数＜1
5
一、概述－地应力的成因
在20世纪20年代，我国地质学家李四光指出：“在构造 应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力 分量的重要性远远超过垂直应力分量。”
2) 特点：目前世界上测定地应力最深的测点已达 5000m，但多数测点的深度在1000m左右。很不均匀
有的点最大主应力在水平方向，且＞垂直应力 有的点垂直应力就是最大主应力 有的点最大主应力方向与水平面形成一定倾角
构造应力以水平应力为主
11
二、地应力场的分布规律
1－地应力是一个相对稳定性的非稳定应力场，且是时间 和空间的函数。
3
一、概述－研究地应力的重要性
地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是 确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现开挖 设计和决策科学化的必要前提条件。
地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油 井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究 以及地球动力学的研究等也具有重要意义。
后来的研究进一步表明：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。
当前的地应力状态主要由最近的一次构造运动所控制， 但也与历史上的构造运动有关。
由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运 动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改 造，另外，地应力场还受到其他多种因素的影响，造成地 应力状态的复杂性和多变性，因而，只有通过对某点进行 地应力实测才能了解该地的地应力状态。----地应力测量
总结目前全世界地应力实测结果，得出σh,max/σv之值一 般为0.5~5.0，大多数为0.8~1.5。这说明，垂直应力在多 数情况下为最小主应力，在少数情况下为中间主应力， 极个别情况下为最大主应力。
14
二、地应力场的分布规律
4－平均水平应力与垂直应力的比值随深度 增加而减小
E. Hoek和E.T. Brown研究 了世界各地116个现场地应 力测量资料，平均水平应 力与垂直应力的比值K，
直接测量－测定应力
由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力， 并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。
(扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法均属直接测量法)
间接测量－测定应变、密度、渗透性、吸水性、电阻/电容
借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理 量的变化，然后通过已知的换算公式计算岩体中的应力值。因此，在计算应力 时，必须首先确定岩体的某些物理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系。
1958年，瑞典工程师哈斯特(N．Hast) 在斯堪的纳维亚 半岛进行地应力测量工作时发现：在地壳上部的最大主应 力几乎处处是水平或接近水平的，最大水平主应力一般为 垂直应力的1—2倍以上；在某些地表处，测得的最大水平 应力高达7MPa，从根本上动摇了静水压力理论和以垂直应 力为主的观点。
6
一、概述－地应力的成因
三个主应力的大小和方向是随着空间和时间变化的，因而 它是个非均匀的应力场。地应力在空间上的变化，从小范 围来看，其变化是很明显的；但就某个地区整体而言，变 化不大。如我国华北地区，北西到近于东西的主压应力
在某些地震活跃的地区，地应力大小和方向是随时间的变 化也是非常明显的，在地震前，处于应力积累阶段，应力 值不断升高，而地震时，集中的应力得到释放，应力值突 然大幅度下降。主应力方向在地震发生时会发生明显改变， 震后一段时间又恢复到震前状态。
当θ＝0°时， σθ取得极小值， σθ＝3 σ2－ σ1
当水压达到 P i 32 1T 孔壁发生初始开裂
当继续注水使裂隙深度扩展至3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态
停止加压，保持压力恒定，记此时压力为Ps Ps 2
21
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
假设钻孔中存在压力P0的裂隙水时，则初始开裂压力Pi
测量方法：利用一对可膨胀 的橡胶封隔器，在钻孔中预
1－记录仪； 2－高压泵； 3－流量计；
定的测试深度封隔一段钻孔， 4－压力计
然后向封隔段内注入高压流
体(如水)致使钻孔孔壁及其周
围岩体在孔内径向压力下形
成破裂，根据压裂过程曲线
的压力特征值而确定地应力
的一种方法。
5－高压钢管； 6－高压胶管； 7－压力表； 8－泵； 9－封隔器； 10－压裂段 20
原岩应力基础知识
1
本章内容
概述 地应力场的分布规律 地应力测量方法
2
一、概述
原岩： 未受工程影响而又处于自然平衡状态的岩体。 原岩应力（亦称初始应力或地应力）：
定义一：原岩中存在的应力。 定义二：岩体在天然状态下所存在的内应力。
次生应力或诱发应力(受工程扰动之后的天然应力 状态,J.Hudson):由于受井巷开挖、矿产资源开采 等工程影响，原岩应力平衡状态被破坏后的应力。 这一转换过程称为应力重分布。
P i 3 21TP 0
假设钻孔中 存在压力P0 的裂隙水
Ps 2
水压致裂法 地应力测试 过程示意图 23
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
测量步骤：
(5) 卸压：打开压力阀，使裂隙完全闭合，泵压记录降为初始压力P0； (6) 重张：按2~5步骤连续进行多次加卸压循环，取得合理的压裂参数，判断岩
1000.3K15000.5
H
H
15
二、地应力场的分布规律
5－最大水平主应力与最小水平主应力也随深度呈线性增
长关系
v 0.027H
h,m in0.80.0329H 0 .2 ~ 0 .8 ,多 数 情 况 下 为 0 .4 ~ 0 .8
h,m ax6.70.0444H
6－最大水平主应力与最小水平主应力之值一般相差较大， 显示出很强的方向性
偏差产生原因：测量误差、板块移动、岩浆对流 和侵入、扩容、不均匀膨胀等
v rH
v 0.027H
13
二、地应力场的分布规律
3－水平应力普遍大于垂直应力
实测资料表明，几乎所有地区均有两个主应力位于水平 或接近水平的平面内，其与水平面的夹角一般不大于30 度，最大水平主应力普遍垂直应力，两者之比一般为 0.5~5.5，在很大情况下都大于2。
P i 3 21TP 0 Ps 2
在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后重新注水加压， 使裂隙重新打开，记裂隙重开的压力为 Pr
P r 321P 0
Ps 2
不需要测试封 隔段岩石的抗 拉强度
22
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
测量步骤：
(1) 密封：通过钻杆将两个可膨胀橡胶封隔器放置到钻孔选定测试段，封隔形成 承压段空间。
无限体——圆形钻孔 平面应变受力状态
几点假定
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
由弹性力学可知：无限体中的一个圆形钻孔受到无穷 远处二维应力场(σ1最大水平应力， σ2最小水平应 力) ，其钻孔周边的切向应力σθ和径向应力σr为：
1 2 2 1 2 c2 os
3 2 1
r 0
周边一点与σ1轴的夹角
(2) 注水加压：液压泵对压裂段注水加压，孔壁承受逐渐增大的径向液压力。 (3) 孔壁岩石破裂：在足够大的径向压力下，孔壁岩石沿阻力最小的方向出现裂
隙，该裂隙在垂直孔轴的横截面上最小主应力平面内延伸。此时相应的泵压 为临界破裂压力Pi，由于孔壁岩石破裂，压力达Pi后随即急剧下降 (4) 关泵：关闭液压泵，泵压迅速下降，然后随着水渗入到岩层，泵压缓慢下降。 当压力降到使裂隙处于临界闭合状态的压力时，即垂直于裂隙面的最小主应 力与液压回路达到平衡时的压力，称为瞬时关闭压力Ps
(5)适应性强：这一方法不需要电磁测量元件，不怕潮湿，可在 干孔及孔中有水条件下作试验，不怕电磁干扰，不怕震动。 因此，这一方法越来越受到重视和推广。
石破裂和裂隙延伸的过程； (7) 解封：压裂完毕后，使封隔器收缩恢复原状，即封隔器解封； (8) 裂隙方位记录：采用定向印模器，通过扩张印模器外层的生橡胶和自动定向
罗盘记录裂隙方位。
P r 321P 0
假设钻孔中 存在压力P0 的裂隙水
Ps 2
水压致裂法 地应力测试 过程示意图
24
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法的优点
(1)设备简单：用普通钻探方法打钻孔，用双止水装置密封，用 液压泵通过压裂装置压裂岩体，不需要复杂电磁测量设备。
(2)操作方便：只通过液压泵向钻孔内注液以压裂岩体，观测压 裂过程中泵压、液量即可。
(3)测值直观：可根据压裂时泵压(初始开裂泵压、稳定开裂泵压、 关闭压力、开启压力)计算出地应力值，不需要复杂的换算及 辅助测试，同时还可求得岩体抗拉强度。
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二、地应力场的分布规律
2－实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量
E. Hoek和E.T. Brown总结出的实测垂直 应力随深度H变化的规律。 在深度为25~2700m范围内，实测垂直应 力呈线性增长。
在埋深小于1000m时，测量值与预测值可 能差别很大，有的甚至相差达到5倍，因 此这个方程可以很好地估算出所有应力测 量值的均值，但绝对不能用它来得到任一 特定位置处的准确值，因此最好是测量而 不是估算来确定垂直应力分量。
(1)自重应力场: 地壳上部各种岩体由于受地应力作用而引起的应力
竖直方向、普遍存在，可以计量(与深度成线性关系) 在25~2700m范围内： z= H (H/m，平均容重 ≈27kN/m3)
垂直应力：Z
HAH
A
z H
侧压力： X y Z
H—总深度（m）
—平均容重，KN/m3
—侧压力系数
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一、概述－地应力的成因
由 xyE 1xyz0
推出
x1 z得：
1
•岩体由多层不同性质岩层组成时(图4-3)
j
第j层应力： z j ihi i1
xj yj jzj
原始垂直应力和水平应力：
n
z ih i
i 1
n
xynz1 nni 1 ih i
Leabharlann Baidu
j
j 1
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j
一、概述－地应力的成因
(2) 构造应力(由岩石圈板块的相对位移引起的应力)场 1) 成因（有增有减）： 地球公转和自转引起大陆板块东西和南北向挤压；
（1）工程稳定性分析的原始参数。 （2）确定开挖方案与支护设计的必要参数。
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一、概述－地应力的成因
1912年瑞士地质学家海姆（A.Heim）在大型越岭隧道施工过程中，通 过观测和分析，首次提出了地应力概念，并假定地应力是静水应力状 态。
h v H
σh－水平应力； σv－垂直应力；γ－上覆岩层重量；H－深度 1926年， 苏联学者金尼克修正了地应力静水压力假设，认为地壳中各
16
二、地应力场的分布规律
7－地应力的上述分布规律还会受到地形、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
最大主应力在谷底或河床中 心近于水平，而在两岸岸坡 则向谷底或河床倾斜，并大 致与坡面平行。
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三、地应力测量方法
工程建设中，对工程岩体地应力的掌握，最可靠的方 法就是进行原位地应力测量。
(套孔应力解除法和其它的应力或应变解除方法以及地球物理方法等都
是常用的间接测量法，其中套孔应力解除法应用最为普遍且发展较为成
熟)
19
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
该方法于20世纪50年代用来提高石油开采产量的措施，后 在实践中由MK Hubbert等发现了水压致裂裂隙和原岩应力 之间的关系，这一发现又被BC Haimson用于地应力测量
7
太平洋板块
一、概述－地应力的成因
(1)大陆板块边界受压引起的应力场
(2)由地心引力引起的应力场
(3)地幔热对流引起的应力场
(4)岩浆侵入引起的应力场(局部应力场)
(5)地温梯度引起的应力场 (6)地表剥蚀产生的应力场
印度洋板块
地应力场主要成分：
自重应力场和构造应力场
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一、概述－地应力的成因
假定条件： 均匀连续且各向同性 边界条件； 半无限体
尽管地应力有各种假说和理论对地壳的受力有一定规 律性认识，但工程岩体都会受到各种局部地质特征及其它 因素的影响。
地应力测量的目的： 了解岩体中存在的应力大小和方向，从而为分析岩体
工程的受力状态以及支护及岩体加固提供依据，同时还为 预报岩体失稳破坏及预测岩爆发生提供依据。
三、地应力测量方法
岩体应力测量可以分为(据测量基本原理不同) ：
点的垂直应力等于上覆岩层的重量，而侧向应力(水平应力）是泊松效应
的结果，应乘以一个修正系数λ。即
v H
h v 1 H
其中，λ为侧压系数
1
υ－上覆岩层泊松比
垂直应力为主， 侧压系数＜1
5
一、概述－地应力的成因
在20世纪20年代，我国地质学家李四光指出：“在构造 应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力 分量的重要性远远超过垂直应力分量。”
2) 特点：目前世界上测定地应力最深的测点已达 5000m，但多数测点的深度在1000m左右。很不均匀
有的点最大主应力在水平方向，且＞垂直应力 有的点垂直应力就是最大主应力 有的点最大主应力方向与水平面形成一定倾角
构造应力以水平应力为主
11
二、地应力场的分布规律
1－地应力是一个相对稳定性的非稳定应力场，且是时间 和空间的函数。
3
一、概述－研究地应力的重要性
地应力是各种岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力；是 确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现开挖 设计和决策科学化的必要前提条件。
地应力状态对地震预报、区域地壳稳定性评价、油田油 井的稳定性、核废料储存、岩爆、煤和瓦斯突出的研究 以及地球动力学的研究等也具有重要意义。
后来的研究进一步表明：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。
当前的地应力状态主要由最近的一次构造运动所控制， 但也与历史上的构造运动有关。
由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运 动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改 造，另外，地应力场还受到其他多种因素的影响，造成地 应力状态的复杂性和多变性，因而，只有通过对某点进行 地应力实测才能了解该地的地应力状态。----地应力测量
总结目前全世界地应力实测结果，得出σh,max/σv之值一 般为0.5~5.0，大多数为0.8~1.5。这说明，垂直应力在多 数情况下为最小主应力，在少数情况下为中间主应力， 极个别情况下为最大主应力。
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二、地应力场的分布规律
4－平均水平应力与垂直应力的比值随深度 增加而减小
E. Hoek和E.T. Brown研究 了世界各地116个现场地应 力测量资料，平均水平应 力与垂直应力的比值K，
直接测量－测定应力
由测量仪器直接测量和记录各种应力量，如补偿应力、恢复应力、平衡应力， 并由这些应力量和原岩应力的相互关系，通过计算获得原岩应力值。
(扁千斤顶法、水压致裂法、刚性包体应力计法和声发射法均属直接测量法)
间接测量－测定应变、密度、渗透性、吸水性、电阻/电容
借助某些传感元件或某些介质，测量和记录岩体中某些与应力有关的间接物理 量的变化，然后通过已知的换算公式计算岩体中的应力值。因此，在计算应力 时，必须首先确定岩体的某些物理力学性质以及所测物理量和应力的相互关系。
1958年，瑞典工程师哈斯特(N．Hast) 在斯堪的纳维亚 半岛进行地应力测量工作时发现：在地壳上部的最大主应 力几乎处处是水平或接近水平的，最大水平主应力一般为 垂直应力的1—2倍以上；在某些地表处，测得的最大水平 应力高达7MPa，从根本上动摇了静水压力理论和以垂直应 力为主的观点。
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一、概述－地应力的成因
三个主应力的大小和方向是随着空间和时间变化的，因而 它是个非均匀的应力场。地应力在空间上的变化，从小范 围来看，其变化是很明显的；但就某个地区整体而言，变 化不大。如我国华北地区，北西到近于东西的主压应力
在某些地震活跃的地区，地应力大小和方向是随时间的变 化也是非常明显的，在地震前，处于应力积累阶段，应力 值不断升高，而地震时，集中的应力得到释放，应力值突 然大幅度下降。主应力方向在地震发生时会发生明显改变， 震后一段时间又恢复到震前状态。
当θ＝0°时， σθ取得极小值， σθ＝3 σ2－ σ1
当水压达到 P i 32 1T 孔壁发生初始开裂
当继续注水使裂隙深度扩展至3倍钻孔直径时，此处已接近原岩应力状态
停止加压，保持压力恒定，记此时压力为Ps Ps 2
21
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
假设钻孔中存在压力P0的裂隙水时，则初始开裂压力Pi
测量方法：利用一对可膨胀 的橡胶封隔器，在钻孔中预
1－记录仪； 2－高压泵； 3－流量计；
定的测试深度封隔一段钻孔， 4－压力计
然后向封隔段内注入高压流
体(如水)致使钻孔孔壁及其周
围岩体在孔内径向压力下形
成破裂，根据压裂过程曲线
的压力特征值而确定地应力
的一种方法。
5－高压钢管； 6－高压胶管； 7－压力表； 8－泵； 9－封隔器； 10－压裂段 20
原岩应力基础知识
1
本章内容
概述 地应力场的分布规律 地应力测量方法
2
一、概述
原岩： 未受工程影响而又处于自然平衡状态的岩体。 原岩应力（亦称初始应力或地应力）：
定义一：原岩中存在的应力。 定义二：岩体在天然状态下所存在的内应力。
次生应力或诱发应力(受工程扰动之后的天然应力 状态,J.Hudson):由于受井巷开挖、矿产资源开采 等工程影响，原岩应力平衡状态被破坏后的应力。 这一转换过程称为应力重分布。
P i 3 21TP 0
假设钻孔中 存在压力P0 的裂隙水
Ps 2
水压致裂法 地应力测试 过程示意图 23
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
测量步骤：
(5) 卸压：打开压力阀，使裂隙完全闭合，泵压记录降为初始压力P0； (6) 重张：按2~5步骤连续进行多次加卸压循环，取得合理的压裂参数，判断岩
1000.3K15000.5
H
H
15
二、地应力场的分布规律
5－最大水平主应力与最小水平主应力也随深度呈线性增
长关系
v 0.027H
h,m in0.80.0329H 0 .2 ~ 0 .8 ,多 数 情 况 下 为 0 .4 ~ 0 .8
h,m ax6.70.0444H
6－最大水平主应力与最小水平主应力之值一般相差较大， 显示出很强的方向性
偏差产生原因：测量误差、板块移动、岩浆对流 和侵入、扩容、不均匀膨胀等
v rH
v 0.027H
13
二、地应力场的分布规律
3－水平应力普遍大于垂直应力
实测资料表明，几乎所有地区均有两个主应力位于水平 或接近水平的平面内，其与水平面的夹角一般不大于30 度，最大水平主应力普遍垂直应力，两者之比一般为 0.5~5.5，在很大情况下都大于2。
P i 3 21TP 0 Ps 2
在初始裂隙产生后，将水压卸除，使裂隙闭合，然后重新注水加压， 使裂隙重新打开，记裂隙重开的压力为 Pr
P r 321P 0
Ps 2
不需要测试封 隔段岩石的抗 拉强度
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三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
测量步骤：
(1) 密封：通过钻杆将两个可膨胀橡胶封隔器放置到钻孔选定测试段，封隔形成 承压段空间。
无限体——圆形钻孔 平面应变受力状态
几点假定
三、地应力测量方法－a) 水压致裂法
由弹性力学可知：无限体中的一个圆形钻孔受到无穷 远处二维应力场(σ1最大水平应力， σ2最小水平应 力) ，其钻孔周边的切向应力σθ和径向应力σr为：
1 2 2 1 2 c2 os
3 2 1
r 0
周边一点与σ1轴的夹角
(2) 注水加压：液压泵对压裂段注水加压，孔壁承受逐渐增大的径向液压力。 (3) 孔壁岩石破裂：在足够大的径向压力下，孔壁岩石沿阻力最小的方向出现裂
隙，该裂隙在垂直孔轴的横截面上最小主应力平面内延伸。此时相应的泵压 为临界破裂压力Pi，由于孔壁岩石破裂，压力达Pi后随即急剧下降 (4) 关泵：关闭液压泵，泵压迅速下降，然后随着水渗入到岩层，泵压缓慢下降。 当压力降到使裂隙处于临界闭合状态的压力时，即垂直于裂隙面的最小主应 力与液压回路达到平衡时的压力，称为瞬时关闭压力Ps