岩体的天然应力状态
地应力,也叫初始应力,指工程施工前存在于岩体中的应力。
一、天然应力的组成
1.自重应力;
2.构造应力:由构造运动产生的地应力;
3.剩余应力(风化剥蚀后)及变异应力等。
二、天然应力的分布规律
1.三向不等空间应力场;
2.水平应力与垂直应力的关系;
3.水平应力的方向性;
4.河谷地区应力场。
三、地应力的测量方法
1.应力解除法和应力恢复法测地应力布置图
(1)应力恢复法
是在岩体表面或地下洞室围岩表面预先布置好测量元件,当其旁边开槽解除岩体中的应力时,测量元件读数便发生变化。再把平面扁千斤顶放人槽内加压,使测量元件恢复到原来状态,此时千斤顶的应力就是垂直槽壁方向的应力。
(2)应力解除法
1)孔壁应变法。
是借助粘贴在钻孔孔壁上的电阻应变片,测量套孔应力解除前后所得的孔壁表面应变变化,据弹性理论计算岩体中某一点的三向应力的方法。所谓套孔,是指同心而不同直径的两个钻孔。先钻较小直径的内孔,将岩心取出,后钻较大直径的外孔,环切一圈形成环形槽,从而使岩心(中间为内孔)与周围岩体分离。
2)孔径变形法
是通过测试安装在钻孔内的孔径变形计,量测套钻解除前后所得的钻孔孔径变化,来计算岩体内某一点应力的方法。测求岩体某一点的空间应力,应采用三个钻孔作交会测试。
3)孔底应变法
是通过测试在铅直孔孔底粘贴应变片,量测套钻解除前后所得的岩心应变,来计算岩体内某一点应力的方法。测求岩体某一点的空间应力,应采用三个钻孔作交会测试。
(3)水压致裂法
是在钻孔内用两个可膨胀的橡胶封隔器将钻孔的试验段隔离开来,施加水压,通过测量(在试验水平面)岩石的裂隙产生传播、保持和重新开裂所需的水压力,来确定垂直于钻孔平面最大、最小主应力的方法。它们的方向,一般通过观测和测量由水压力导致钻孔壁面的裂隙的方位获得。这种方法是目前在深孔内能确定岩体应力的唯一的一种技术。
四、地应力研究的工程意义
1.基坑底部的隆起、剥离破坏;
2.基坑边坡的剪切滑移;
3.地下洞室产生大的收敛变形;
4.地下洞室施工过程中产生岩爆;
5.边坡的倾倒变形;
6.对坝型选择的影响
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