岩石力学 初始应力的组成与计算

第j层应力：
j
z j ihi
x j y j j z j
Baidu Nhomakorabea
i 1
原始垂直应力和水平应力：
n
j
j 1 j
z ihi x y n z
i 1
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的极限，岩体就会处
于潜塑状态或塑性状态。
1 （相当于 0.5 ）
（3）水压力、热应力
孔隙水压力、流动水压力(影响小，可不计)、 静水压力（悬浮作用）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： 3C /100m 岩体的体膨胀系 数： 10-5，岩体弹模E=104MPa；地温梯度引 起的温度应力约为：
T zE 0.03 10 5 10 4 zMPa 0.003 zMPa
说明无侧压力
x 0
无侧压力深度
HO
2C cos
1 sin
2、岩体构造应力（判断、测试，不能计算） 当构造应力存在时 1 。
3、影响岩体初应力状态的其它因素
（1）地形-自重的减小或增大
图6－7 地形对初应力的影响
（2）地质条件对初应力的影响。
图6-8背斜褶曲对地应 力的影响
图6-9 断层对地 应力的影响
（3）岩体为理想松散介质（风化带、断层带）
由极限平衡理得
sin z x x z
1 sin x z 1 sin
y 1 sin z 1 sin
（4）当松散介质有一定粘聚力时
侧压力为：
x
H
1 sin 1 sin
2C cos 1 sin
注：当 x 0
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。
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第二节 初始应力的组成与计算 1、岩体自重应力场
垂直应力： Z
HA
A
H
z H
侧压力： X y Z
H—总深度（m）
—平均密度，KN/m3
—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）岩体假定处于弹性状态
由
x
y
1 E
x
y
z
0
推出
x 1
z
得：
1
•岩体由多层不同性质岩层组成时(图6-2)