武汉化工学院：《岩土力学》第六章 岩体的初始应力

(二)地质条件对自重应力的影响 图6-8背斜:两翼应力增大,中部应力降低; 向斜:两翼应力降低,核部应力增大 图6-8断层:山峰地应力低,山谷地应力高 (三)水压力和热应力

（二）地质条件对自重应力的影响 图6-8 背斜: 两翼应力增大, 中部应力降低; 向斜: 两翼应力降低, 核部应力增大. 图6-8 断层: 山峰地应力低, 山谷地应力高 （三）水压力和热应力

3.岩体初始应力状态的现场量测方法 岩体应力现场量测方法概述 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 程的受力状态以及为支护及岩体加固提供依据。 岩体应力量测按目的可分为:岩体初始应力量测和地下工程应 力分布量测 岩体应力量测常用方法:应力解除法、应力恢复法和水压致裂法 工程中某种应力量测方法的精确度能控制误差在04MPa以内, 其结果通常被认为是令人满意的。 常用地应力测量方法表6-1

3．岩体初始应力状态的现场量测方法 一、岩体应力现场量测方法概述 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 程的受力状态以及为支护及岩体加固提供依据。 岩体应力量测按目的可分为：岩体初始应力量测和地下工程应 力分布量测 岩体应力量测常用方法: 应力解除法、应力恢复法和水压致裂法。 工程中某种应力量测方法的精确度能控制误差在0.4MPa以内， 其结果通常被认为是令人满意的。 常用地应力测量方法表6-1

二、水压致裂法 (一)方法原理及技术 基本原理:⑧ P 孔隙水压或地下水压力 P,初始压裂压力。 P,液体进入岩体内连续地 将岩体劈裂的液压,称为稳定 开裂压力。 关泵后压力表上保持的 压力,称关闭压力。 图6-11压力过程泵压变化 开启压力 及特征压力

二、水压致裂法 （一）方法原理及技术 基本原理 ： Po——孔隙水压或地下水压力。 Pb——初始压裂压力。 Ps——液体进入岩体内连续地 将岩体劈裂的液压，称为稳定 开裂压力。 Pso——关泵后压力表上保持的 压力，称关闭压力。 Pbo——开启压力。 P0 P O Ps Ps 0 Pb0 Ps P0 t 图6-11 压力过程泵压变化 及特征压力

(二)基本理论和计算公式 室内及现场资料表明:钻孔壁在液压下的初始开裂经常是垂直的。 设孔周水平地应力为ah、an孔壁还受有水压Pb,此时,钻孔周 围岩体内应力: G=1/2(G1h+a)(1-a3/r2)+Pba2/r2 +1/2(G1b-a2b)(L-4a2+3ar)c0s2 e=1/2(n+)(1+a3/r2)-Pna2/r2 (6-13) 1/2(G1h-a2h)(-3a4r)cos20 当y=a,即孔壁处,则, 6=(G1h+a2h)-Pb-2(G1bo2b)cos20(6-14) 当θ=0时,G有最小值,即:

（二）基本理论和计算公式 室内及现场资料表明：钻孔壁在液压下的初始开裂经常是垂直的。 设孔周水平地应力为1h、2h孔壁还受有水压Pb，此时，钻孔周 围岩体内应力： r =1/2(1h + 2h )(1-a 3 /r2 )+Pb a 2 /r2 +1/2(1h - 2h )(1- 4a 2 /r2 + 3a 4 /r4 )cos2   =1/2(1h + 2h )(1+a3 /r2 )- Pb a 2 /r2 （6-13） -1/2(1h - 2h )(1- 3a 4 /r4 )cos2 当 = a，即孔壁处，则， r = Pb   = (1h + 2h )- Pb -2 (1h - 2h ) cos2 （6-14） 当 = 0时，有最小值，即：

按最大拉应力理论有: (6-16) 时,孔隙开裂,式中,T为岩体抗拉强度。 据此,可求得孔壁破裂的应力条件为: 3o2h-Oih-P+Too (6-17) 或σ1 (6-18) 如果岩体中有孔隙水压力P时,则式6-18)变为: G.=30,P+TP (6-19) 若水泵重新加压使裂缝重新开裂的压力P称为开启压力 即此时T=0,则式(6-19) 1h"2h-b0 P (6-20)

按最大拉应力理论有：  -To （6-16） 时，孔隙开裂，式中，To为岩体抗拉强度。 据此，可求得孔壁破裂的应力条件为： 32h -1h -Pb+T0 =0 （6-17） 或1h =32h -Pb+T0 （6-18） 如果岩体中有孔隙水压力Pw时，则式6-18）变为： 1h =32h -Pb+T0 –Pw （6-19） 若水泵重新加压使裂缝重新开裂的压力Pbo称为开启压力， 即 此时To =0 ，则式（6-19） 1h =32h -Pb0 –Pw （6-20）