1 岩体中的原岩应力概述
(4)根据测定,岩体在构造应力作用下存在以下规 律:
σHmax σHmin σv
式中 H max —最大水平应力;
(1—8)
H min —最小水平应力;
v —垂直应力。
水平构造应力可能比自重造成的水平应力大几倍 到几十倍,而且往往浅部的倍数比深部大,因此在 浅部开采时,构造应力比自重应力更为重要。 (5)构造应力在坚硬岩层中出现较普遍,而在软岩 中储存构造应力很少。
(4)平均水平应力与铅直应力的比值随深度增 加而减小。 平均水平应力与铅直应力的比值是表征地区原 岩应力场特征的指标,该值随深度增加而减小。但 在不同地区,变化的速度不相同。比值的变化范围:
h,av 1500 100 0.3 0.5 H z H
式中 H为深度,单位为m。
从已有的资料看,在浅部值比较分散,随着深度增加, 的离散变小并向 1附近集中。这说明地壳深部可能出现 静水压力状态。 (5)最大水平主应力和最小水平主应力一般相差较大。
1.3 原岩应力分布规律
通过理论研究、地质调查和大量的地应力 测量资料,原岩应力分布的主要规律归纳如 下: (1)原岩应力主要有自重应力和构造应力 组成,自重应力是永恒存在的,而构造应力 主要受地质构造运动的影响,因地而异。 (2)实测铅直应力基本上等于上覆岩层重 量 (3)水平应力普遍大于铅直应力
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岩体中的原岩应力
地壳中没有受到人类工程活动(如矿井中开掘的巷道等) 影响的岩体称为原岩体,简称原岩。 存在于地层中未受工程扰动的天然应力称为原岩应力,也 称岩体初始应力、绝对应力或地应力。 天然存在于原岩内而与人为因素无关的应力场称为原岩应 力场。 在原岩应力场内开掘巷道及形成采煤工作空间,破坏了岩 体原来的应力分布状态,引起岩体内的应力重新分布及应力对 围岩的作用,这是产生一系列矿山压力现象的根源。
1.2 构造应力
构造应力是一个复杂的问题,它具有以下特点: (1)一般情况下地壳运动以水平运动为主,因此 构造应力主要是水平应力。而且地壳运动总的来说 是以挤压运动为主,所以水平应力以压应力占绝对 优势。 (2)构造应力分布很不均匀,而且主应力的大小 和方向往往有很大变化。 (3)岩体中的构造应力具有明显的方向性。通常 两个方向的水平应力值( 2 和 3 )是不相等的。
H—岩块所在位置离地表的深度,m;
2 及 3 ,则由于在均质体条件下,水 而对于 平方向条件是一致的,因此 2 = 3 。且由于它们 均是由所引起的,其关系为:
2 3 1
—侧向压力系数。
(1—2)
一般地,当泊松比 =0.2~0.3时,侧压系数 =0.25~0.43。即原岩体中任何地方的水平应力约等于垂 直应力的25设在距地表深度为H处,任意取一单元立方体,此时岩块处于三向
受力状态。在垂直方向岩块受上覆岩层重量的压力形成了垂直应力,由于 的作用导致岩块发生三个方向的变形,垂直方向为压缩,两侧方向为膨胀。
但岩块在两侧方向由于受到相邻岩体的限制,其变形只能为零。
1 H
—上覆岩层的平均容量,25kN/m3 ;