高地应力的机理及其现象

（岩爆发生机理）
※岩质基坑底部隆起、剥离以及回弹错动
• 基坑开挖完成后,基坑 底面的变形量由两部分 组成:
• 一部分是由于开挖后的 卸载引起的回弹量;
• 另一部分是基坑周围土 体在自重作用下使坑底 土向上隆起。
※野外与实验室测试结果差异
• 由于实验室采集的样本经过了应力释放的过程， 或者围压的改变，导致其 岩体物理力学指标发生 了较明显的改变。
（从实验曲线可以看出， 实验室与野外测试结果 比较，斜率有了明显差 异。）
高地应力研究意义重大
• 高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为。
• 研究高地应力下岩体的特性，对于揭示卸载岩体 的力学行为及其破坏的力学机理、完善和发展岩 体力学理论、研究人类工程活动诱发的地质灾害 机理等方面均具十分重要的理论意义,而且对于岩 体工程实践也具有重大的经济效益和很高的实用 价值。
※岩爆
• 也称冲击地压，它是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一 定条件下的突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现 象。
一般认为，有五大因素影响或控
制岩爆的发生：
(1)岩石干燥无水； (2)岩石抗压强度较高(>80MPa)； (3)岩石完整性好； (4)隧道埋深较大； (5)最大初始地应力，岩石单轴抗 压强度>l/7。
高地应力现象及其机理
谢艳芳 201203010130
高地应力
• 不同国家对高地应力的定义是很悬殊的，地应力 对隧道工程造成的灾害最典型为：
• 对硬脆性岩体而言为岩爆 • 对软岩则为洞室大变形
• 一般来说：所谓高地应力是指初始应力特别是它 们的水平初始应力分量大大超过其上覆盖层的岩 体的重量。
Fra Baidu bibliotek
垂直和水平地应力分布
• 为了解决现在工程上的许多难题，各国都对垂直应力和水 平应力进行了相应的研究。
（据李夕兵 等）
具体高地应力现象
• （1）岩芯饼化现象。 • （2）岩爆 • （3）探硐和地下隧道洞地洞壁产生剥离 • （4）岩质基坑底部隆起、剥离及回弹错动 • （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
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※岩芯饼化
• 岩芯饼化是一种岩体力学现象，高地应力区所特 有的钻进过程中岩芯裂成饼状的现象。
特点如下： • a. 所有的饼状岩芯在形态上均有其共同特征； • b. 饼状岩芯是钻进过程中差异卸荷回弹的产物，
破裂主要发生在一定高度的岩芯根部； • c. 饼状岩芯的产生需具备特定的岩体力学条件； • d. 弹性高，储能条件好的岩性条件，如火成岩； • e. 整体块状的岩体结构条件； • f. 高地应力条件，最大主应力在30MPa以上；