巖體中應力

天然巖體中的初始應力是很複雜的，不僅與巖體自重、地質構造運動有關，而且與成巖條件、地形地貌、巖性、地温等許多因素有關。它的大小和方向，常隨巖體中的測點位置和測點局部地質因素的不同而變化。但對一定範圍內的地質體來説，起控制作用的終究是其自重和經受的地質構造作用。因而大體上仍有規可循。巖體中的初始應力的基本規律可歸納為:①在淺部岩層,實測初始應力垂直分量σv值接近於巖體自重應力；到目前為止,大約3/4的實測結果表明，水平分量σh高於垂直分量；②在深部岩層，如1000米以下，兩者漸趨一致，甚至垂直分量大於水平分量；③就地應力水平分量來説，還有一個各向異性問題。中國華北地區實測結果表明，σhmin/σhmax=0.19～0.27的佔 17%,0.43～0.64的佔60%，0.66～0.78的約佔20%；④最大主應力方向在平坦地區或深層，一般受構造方向控制；而在山區則和地形有關，在淺層往往平行於山坡方向；⑤由於大多數巖體經歷多次地質構造運動，組成岩石的各種礦物的物理力學性質也不一致，因而初始應力中的一部分是以“封閉”或“凍結”的應力狀態存在於岩石中。

在地下工程建設中，巖體中應力具有十分重要的意義。如在高地應力地區修築地下洞室時，常遇到堅硬岩層中的巖爆現象和軟弱岩層中的流變現象，給工程施工帶來危害。為了避免地應力帶來的危害，在高地應力地區修建地下洞室時，洞軸線走向最好與最大水平應力方向平行，這樣將有利於圍巖穩定和施工。洞室形狀設計時也應該注意地應力狀態,水平應力大於垂直應力時,宜採用扁形洞，這樣有利於圍巖穩定（見巖質地下洞室圍巖變形）。