第四章 地应力及其原理(2016
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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。
地应力及其分布规律1 、地应力的基本概念地应力是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。
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。
此外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。
2、地应力的成因产生地应力的原因是十分复杂的,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、岩浆浸入和地壳非均匀扩容等。
另外,温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也可引起相应的应力场。
其中,构造应力场和自重应力场为现今地应力场的主要组成部分。
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,地应力成因之一:地幔热对流(图1、图2)地应力成因之一:板块边界受压(图3)地应力成因之一:岩浆浸入(图4)3、地应力的影响因素地壳深层岩体地应力分布复杂多变,造成这种现象的根本原因在于地应力的多来源性和多因素影响,但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。
1)岩体自重的影响岩体应力的大小等于其上覆岩体自重,研究表明:在地球深部的岩体的地应力分布基本一致。
但在初始地应力的研究中人们发现,岩体初始应力场的形成因素众多,剥蚀作用难以合理考虑,在常规的反演分析中,通常只考虑岩体自重和地质构造运动2)地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响地形地貌对地应力的影响是复杂的,剥蚀作用对地应力也有显著的影响,剥蚀前,岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力,剥蚀后,垂直应力降低较多,但有一部分来不及释放,仍保留一部分应力数量,而水平应力却释放很少,基本上保留为原来的应力数量,这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。
地应力及其测量原理地应力是指地壳内部的应力状态,即地表以下的岩石或土层受到的压力和张力合力。
地应力是地球自身重力和地壳活动引起的应力的综合体现,是岩石破坏和地质灾害形成的重要原因之一、测量地应力可以帮助我们了解地下构造和地壳活动的状态,对地质灾害的预测和防治提供科学依据。
地应力的测量原理主要包括以下几个方面:1.深度应力测量原理:深度应力测量是通过矿井、钻孔等地下工程设施进入地下,利用沉重的底板或放置在孔内的量力器来测定地层的垂直压力。
由于加油马达电机下的摩擦力和液流阻力在减小,切油泵的产流量随之增大,也就造成了地面泥齿泵的排泥量急剧下降,再乘以岩石的稳定振荡应力以及摩擦力,就可以得到单位面积处的挠度。
测量结果可用于判断地层的稳定性和地下工程的设计。
2.水平应力测量原理:水平应力测量主要使用部分应变计来测定地下岩石或土壤的水平应力。
部分应变计是一种能够测定岩石应力变化的仪器,通过装置在地下对象上的应变计测量岩石应力的各向异性。
根据测得的变形数据,可以计算出岩石中垂直和水平方向的应力分量。
3.地震波测量原理:地震波测量是通过记录地震波传播过程中的能量损失和传播速度变化来推算地下岩石或土壤的应力状态。
根据地震波的传播速度和能量衰减的规律,可以反演出地下岩石或土壤的应力状态。
4.岩石应力试验原理:岩石应力试验是通过应用压力加载设备施加不同的应力条件,然后记录岩石的变形和破坏过程,从而推算岩石的应力状态。
常用的岩石应力试验方法包括岩心压实试验、真三轴压缩试验等。
总结起来,地应力的测量原理主要有深度应力测量原理、水平应力测量原理、地震波测量原理和岩石应力试验原理。
这些原理可以通过不同的测量方法得到地应力的参数,从而帮助我们了解地下构造和地壳活动的状态,为地质灾害的预测和防治提供科学依据。
地应力测量的方法及原理嘿,咱今儿个就来聊聊地应力测量这档子事儿!你知道吗,这地应力就像是大地的“情绪”呢!那怎么才能知道大地的“情绪”是啥样呢?这就得靠各种测量方法啦。
先来说说水压致裂法吧。
这就好比给大地来个特殊的“按摩”,通过向钻孔里注入高压水,让岩石产生裂缝,然后就能根据压力啥的推算出地应力啦。
你说神奇不神奇?就好像我们能从一个人的表情和动作去猜他心里在想啥一样。
还有应力解除法,这就像是给大地“松松绑”。
先在岩石上安装各种测量仪器,然后把周围的岩石一点点去掉,这时候测量仪器的数据就会发生变化,根据这些变化就能知道地应力啦。
这多有意思呀,就像我们去掉身上的一些束缚后,会感觉轻松很多,而这种轻松的状态是可以被察觉到的。
那空心包体应变计法呢,就像是给大地戴上了一个特殊的“手环”,可以时刻监测它的“情绪波动”。
通过这个“手环”收集的数据,就能知道地应力的具体情况啦。
这些方法各有各的妙处,各有各的用处。
它们就像是探索大地秘密的钥匙,能让我们更了解我们脚下的这片土地。
你想想,如果我们不了解地应力,那在进行一些工程建设的时候,会不会就像闭着眼睛走路一样,容易出问题呀?所以说,地应力测量可太重要啦!就好比盖房子,如果不知道地下的情况,房子盖起来可能就不牢固,说不定哪天就出问题了呢。
而有了地应力测量,我们就能提前做好准备,让一切都稳稳当当的。
而且呀,这些测量方法可不是随随便便就能用的,得专业的人来操作呢!他们就像是大地的“医生”,通过各种手段来诊断大地的“健康状况”。
咱再回过头来想想,这大地的“情绪”还真是复杂呢,要想准确测量出来可不容易。
但人类的智慧就是这么厉害,总能想出各种办法来应对。
所以说呀,地应力测量这事儿,真的是既有趣又重要呢!咱可不能小瞧了它,它可是关系到很多大工程的安全和稳定呢!你说是不是?。