[科普中国]-岩体二次应力

岩体二次应力是指岩体开挖后原始应力大小和方向发生变化的应力。在岩体中开挖坑硐后，打破了岩体原始应力的平衡状态。在坑硐附近一定范围的岩体中发生应力重新分布，形成二次应力场，岩体二次应力分布，与岩体原始应力的主应力方向、大小和坑硐的几何形状及岩体结构有关。岩体二次应力可用理论计算法或现场测定方法确定。如果岩体均质、连续，则规则的圆形、椭圆形坑硐周围的应力分布。可采用弹性力学公式进行计算，对于形状不规则的坑硐，可采用岩体应力数值分析法进行计算。如果考虑岩体的非均质性、各向异性和不连续性，则只能采用岩体应力数值分析法进行计算。这些计算结果都可作为应用的参考。准确确定岩体二次应力，必须进行现场测定。

简介岩体二次应力是指岩体开挖后原始应力大小和方向发生变化的应力。在岩体中开挖坑硐后，打破了岩体原始应力的平衡状态。在坑硐附近一定范围的岩体中发生应力重新分布，形成二次应力场，岩体二次应力分布，与岩体原始应力的主应力方向、大小和坑硐的几何形状及岩体结构有关。岩体二次应力可用理论计算法或现场测定方法确定。如果岩体均质、连续，则规则的圆形、椭圆形坑硐周围的应力分布。可采用弹性力学公式进行计算，对于形状不规则的坑硐，可采用岩体应力数值分析法进行计算。如果考虑岩体的非均质性、各向异性和不连续性，则只能采用岩体应力数值分析法进行计算。这些计算结果都可作为应用的参考。准确确定岩体二次应力，必须进行现场测定1。

岩体应力测试方法量测岩体应力的方法有10多种分类法，按受开采影响与否来分。可分为原岩应力测试和应力变化测试，后者的实用性不如前者。广泛使用的原岩应力量测方法是应力解除法。其基本原理是，当人为将固定有量测元件的岩体微元与基岩分离时。其几何尺寸将发生弹性恢复。利用弹性理论、岩石弹性常数可以建立恢复应变与应力场之旬的关系。测得独立恢复应变，求得岩体中一点的应力状态，利用钻孔法进行应力解除可避免坑道表面量测受到爆破次生裂隙的影响。量测到远离巷道的原始应力。依在钻孔中的量测部位，有孔径、孔壁和孔底三种恢复应变量测方法，此外尚有在巷道表面测试恢复应变方法2。

岩体温度应力岩体温度应力是指岩体随地壳中温度变化发生热胀冷缩而产生的应力。昼夜、季节的温度变化和岩浆活动是在岩体中产生温度应力的天然原因。地下核爆炸可使岩体中产生较高的温度应力，一般的工程开挖在岩体中产生的温度应力不大，影响范围很小。岩体在约束条件下，温度升高1℃，可产生0.4-0.5MPa的温度应力，年温度变化，可在地表岩体中引起20-30MPa的温度应力变化，这是地表岩体发生物理风化破碎的原因之一。在一般地下工程中，温度变化不大，岩体温度应力对岩体工程影响很小2。

岩体构造应力岩体构造应力是指地壳中因构造运动使岩体发生弹性、粘弹性变形而产生的一种分布力。在漫长的地质年代中，地壳构造运动周期性地加剧和缓和.岩体构造应力随之不断地变化和调整。在构造运动缓和时期或古构造区，存在着相对稳定的构造应力场。岩体构造应力是岩体原始应力的一个主要组成部分。可以根据地壳岩体中构造运动所留下的构造形迹、如褶皱、断层等、利用地质力学和岩体力学原理判断岩体构造应力场的方向。根据同一地区不同时期形成的构造形迹或老的构造形迹的演变。可以分析该地区岩体构造应力的历史和现状。岩体构造应力是进行工程设计和施工必须考虑的一个重要因素2。

岩体原始应力岩体原始应力是指地壳中未被开挖的岩体坑硐工程或岩体坑用工程影响区之外的岩体中的三维应力状态。由岩体自重作用和地壳构造运动的挤压作用产生的应力，为岩体原始应力的主要组成部分，由于昼夜、季节的气温变化或岩浆活动，地壳表层或深部局部岩体热胀冷缩，岩体原始应力随之变化，地下岩溶的静水压力和阴河的动水压力对附近岩体产生附加应力。是岩体原始应力的次要部分，只影响局部岩体。在漫长的地质年代中，地表风化剥蚀作用和风力、水力运营作用，使地貌发生变化，岩体原始应力也缓慢变化。

在地台、地盾区，岩体原始应力一般高于地槽和地壳活动带岩体的原始应力。坚硬完整岩体中的原始应力一般高于软弱破碎岩体中的原始应力。岩体原始应力一般只能实地测定3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学