论文导读:在高地应力区钻探取得的岩芯呈饼状,也可说明有封闭应力的存在。地形地貌对地应力的影响是复杂的,剥蚀作用对地应力也有显著的影响,剥蚀前,岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力,剥蚀后,垂直应力降低较多,但有一部分来不及释放,仍保留一部分应力数量,而水平应力却释放很少,基本上保留为原来的应力数量,这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。应力解除法是岩体应力测量中应用较广的方法。(2)对于地表剥蚀作用因素是导致常规初始应力反演中重力因子大于1的原因,易达根据地表剥蚀作用对地应力场反演影响的研究成果对此问题做了假定分析。
1 地应力的成因及其分类地应力一般是质地壳岩体处在未经人为扰动的天然状态下所具有的内应力,或称初始应力,主要是在重力和构造运动综合作用下形成的应力,有时也包括在岩体的物理、化学变化及岩浆浸入等作用下形成的应力[1]。
1.1 地应力的成因
产生地应力的原因是十分复杂的,地应力的形成主要与地球的各种动力运动过程有关,其中包括:板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆浸入和地壳非均匀扩容等。另外,温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化等也可引起相应的应力场。其中,构造应力场和自重应力场为现今地应力场的主要组成部分[1]。
1.2 地应力的分类
地应力按不同起源分为:自重应力、构造应力、剩余应力(卸荷作用在岩体内引起高的水平应力)和变异应力(由岩体的物理状态、化学性质或赋存条件方面的变化而引起的应力)。值得注意的是剩余应力与残余构造应力是完全不同的:剩余应力不具有方向性,常是σx=σy;而残余应力引起的高水平应力具方向性,σx与σy相差较大[2]。
1980年陈宗基曾提出封闭应力的概念。由于岩石是非均质介质,它的颗粒大小、力学性质及热传导系数等各不相同。当地壳经受压力或温度变化后,岩石中各种晶体将产生变形。由于晶体间的摩擦力使其在变形过程中局部将受到阻碍,引起应力积累。在这种情况下,即便卸载,变形也往往不能完全恢复。因此,岩石中有部分应力被封存着,并且出于平衡状态,这部分应力称为封闭应力。他认为开挖巷道或地下洞室的施工中出现的岩爆,是封闭应力释放的结果。在高地应力区钻探取得的岩芯呈饼状,也可说明有封闭应力的存在。
2 岩体地应力的分布规律及影响因素地壳深层岩体地应力分布复杂多变,造成这种现象的根本原因在于地应力的多来源性和多因素影响,但主要还是由岩体自重、地质构造运动和剥蚀决定。
综上所述,水平初始应力随深度的变化并不存在线性增大的变化关系,在地壳浅部与深部的变化规律是不同的。在众多的地应力分布影响因素中,地质构造历史、岩性和河谷切割地貌是主要因素。
2.1岩体自重的影响
岩体应力的大小等于其上覆岩体自重(RH),研究表明[3]:在地球深部的岩体(如距地表千米以上的深度)的地应力分布基本一致。但在初始地应力的研究中人们发现,虽然岩体初始应力场的形成因素众多,在常规的反演分析中,由于剥蚀作用难以合理考虑,因此,通常只考虑岩体自重和地质构造运动(用计算域的边界力或位移表示)。以重力因子表示反演重度与实测重度的比值。在初始应力场的反演中发现,重力因子往往大于 1,即反演所得岩体重度大于实测重度。这一现象未得到合理解释,常引起研究者和工程师的困惑。
易达、陈胜宏(2003)[4]运用有限元数学模型回归分析法,考虑自重、剥蚀和构造作用,通过算例进行了分析,得出地表剥蚀作用是导致重力因子大于 1的主要原因。
2.2地形地貌和剥蚀作用对地应力的影响
地形地貌对地应力的影响是复杂的,剥蚀作用对地应力也有显著的影响,剥蚀前,岩体内存在一定数量的垂直应力和水平应力,剥蚀后,垂直应力降低较多,但有一部分来不及释放,仍保留一部分应力数量,而水平应力却释放很少,基本上保留为原来的应力数量,这就导致了岩体内部存在着比现有地层厚度所引起的自重应力还要大很多的应力数值。
2.3构造运动对地应力的影响
在地壳深层岩体,其地应力分布要复杂很多,此时由于构造运动引起的地应力对地应力的大小起决定性的控制作用。研究表明:就岩体的应力状态一般而言,其铅垂应力分量是由其上覆岩体自重产生的,而水平应力分量则主要由构造应力所控制,其大小比铅垂应力要大得多。
2.4岩体的物理力学性质的影响
从能量的角度看,地应力其实是一个能量的积聚和释放的过程。因为岩石中地应力的大小必然受到岩石强度的限制,可以说,在相同的地质构造中。地应力的大小是岩性因素的函数,弹性强度较大的岩体有利于地应力的积累,所以地震和岩爆容易发生在这些部位,而塑性岩体因容易变形而不利于应力的积累。
2.5水对地应力的影响
地下水对岩体地应力的大小具有显著的影响,岩体中包含有节理、裂隙等不连通层面,这些裂隙面里又往往含有水,地下水的存在使岩石孔隙中产生孔隙水压力,这些孔隙水压力与岩石骨架的应力共同组成岩体的地应力。
2.6温度对地应力的影响
温度对地应力的影响主要体现在两个方面:地温梯度和岩体局部受温度的影响。由于地温梯度而产生的地温应力,岩体的温度应力场为静压力场,可以与自重应力场进行代数迭加。此外,如果岩体局部寒热不均,就会产生收缩和膨胀,导致岩体内部产生应力。
曹建玲、石耀霖(2004)[5] 利用有限元方法,对存在复杂地形时,气温变化的影响深度及造成的地应力和地倾斜变化的量值进行了估算。计算结果表明:地形造成的热汇聚和热发散会造成地下温度的不均匀分布,而不均匀的热胀冷缩会导致地应力和地倾斜复杂变化,其影响深度大于平地温度年变化涉及的深度。在地应力和地形变台站的选址和观测中应该注意气温年变化影响及其干扰排除问题。
综上所述,岩体中的地应力场是一个具有三维空间的复杂应力场,它的大小和分布规律受到多种因素的影响,这也对地应力场的测量带来了很大的影响和不确定因素。
3. 岩体地应力测量应注意的问题3.1测量孔位的选定
地应力测量孔位的选定应考虑地形地貌、测孔周围的断裂分布、岩性、人工活动、地表风化等因素(陈庆宣等,1998)[6]。为配合重大工程建设需要,测量孔位应尽量较均匀分布在研究区具有代表性的构造部位,以便对研究区应力分布有总体了解,并与模拟实验结果相互验证。研究区测孔应尽量选同一岩性,这样可避免测值之间的岩性校正,便于对比分析。
3.2 地形地貌对地应力测量状态的影响分析
关于地形地貌对地应力的影响,国内外许多科学家已作了大量研究。谭成轩等人(2006)[7]在前人研究的基础上,依据实测资料,运用大量室内三维模拟分析讨论了地形地貌对地应力大小的影响,并提出构造应力面的概念,即由三维空间不同地点非构造应力影响消失的深度点构成的曲面在构造应力面之上,非构造应力和构造应力同时存在,而在构造应力面之下,仅构造应力存在。相关认识如下:
(1)沟谷宽度影响非构造应力集中范围大小和形状,而不影响构造应力面的深度。
(2)山体高度(或山体坡度)不仅影响非构造应力集中范围大小和形状,还影响构造应力面的深度。
(3)水平侧压力是引起非构造应力集中的主要因素。当山体坡度小于40°时,重力作用不会在沟谷或坡角引起非构造应力集中,但当山体坡度大于40°时,重力作用会在沟谷或坡角引起一定程度的非构造应力集中,但应力集中强度较弱。
(4)水平侧压力和山体高度是影响构造应力面深度的主要因素。当水平侧压力随深度变化梯度与重力梯度相等时,在沟谷底部构造应力面深度近似等于山体高度。当水平侧压力随深度变化梯度增大构造应力面深度与其呈线性增加,同时在沟谷或坡角非构造应力集中强度加强。
3.3 断裂对地应力测量状态的影响分析
断裂发育的复杂程度与地应力状态的变化密切相关,断裂越发育,地应力状态的变化幅度越大,在断裂极为发育的地区,应力方向极为分散,应力大小变化异常,并且断裂对地应力的影响范围与断裂的规模成正比。断裂往往构成地应力局部分区的界面断裂面以上的应力状态常常代表被断裂扰动的局部应力场,而断裂面以下的应力状态代表区域应力场(高建理等.1990[8],李方全等.1982[9])。与区域主应力方位相比,断裂附近的主应力方位往往发生不同程度的变化,变化幅度从几度到近90°。加拿大地下研究实验室(URL)通过穿越两个逆断层竖井现场实验,测定最大水平主应力方位在断裂上下相差近90°。断裂及其附近应力量值的变化较为复杂,既有应力增大的,也有降低的,这主要与断裂带附近应力随时间的变化有关(苏生瑞等[10])。
3.4 地应力测量深度的确定
地应力测量孔位应尽可能选在地形相对平缓地段,对于峡谷区,在测量之前应作一定的前期分析,大致确定所测地段非构造应力的影响深度,以确定测孔钻探深度,避免测量未超过非构造应力影响范围而影响研究区区域应力场分析。
4. 岩体地应力的测量方法岩体地应力是岩体工程最基本也是最重要的工程荷载,它是进行岩体工程问题数值计算的初始条件之一,也是分析工程岩体破坏和位移特征的基本因素。
岩体中初应力的测量不仅在矿山、石油开采、水利工程和地下工程的建设中起着非常重要的作用,而且对地球物理的研究也有重大的理论与实际意义。自从 1932 年美国人劳伦斯(R. S.Lieurace)在胡佛水坝下面的一个隧道中首次成功进行了原岩应力测量之后,国内外学者在过去的七十余年里对地应力测量做了大量卓有成效的开创性工作,并且部分测量方法和设备已在工程实践中得到了广泛的应用。
一般由地质学、地震学、测量学方法可以求得现代地应力场的方向和近似应力值。仪器直接量测方法如水力压裂法、应力恢复法、应力解除等,还有套孔应力解除法和其他的应力或应变解除法以及地球物理方法等是间接测量地应力的方法中较常用的。
4.1 声发射Kaisr效应测量地应力
岩石声发射试验(Kaiser 效应试验)[11]是材料在外力作用下的声学特性对其受力历史的记忆性。金属材料的 Kaiser 效应记忆的是历史上受到的最大应力。Goodman 等曾对岩石材料进行试验,发现岩石的声学特性也具有对其受力历史的记忆性。后来,许多学者发现岩石材料的 Kaiser 效应在低应力范围(弹性范围)内具有近似的方向独立性,其记忆的最大应力不超过破坏应力的 50%,在此基础上,可将Kaiser 效应方法应用于岩体地应力的测试。论文检测。将 Kaiser 效应用于研究地应力开始于 20世纪70 年代。近年来利用岩石 Kaiser 效应确定岩体地应力的室内测试方法逐渐应用于工程实践。
对 Kaiser 效应的试验研究发现,岩石在 Kaiser效应理论上不应具有多期性。与现场测试结果比较,岩石 Kaiser 效应也不像金属材料记忆的是历史上最大应力,而是现代地应力状态。研究发现,在计算地应力值时,可借助微构造法成果,最后计算出地应力的大小和方向。同时,研究认为,运用 Kaiser 效应法测得的岩石试样地应力值应该是新构造应力场最近时期的地应力。
利用岩石声发射的Kaiser 效应法[12]实测现代地应力场,与传统的应力解除法、水力压裂法相比,具有速度快、成本低、限制少等优点,便于大量测试,以寻求区域性地应力变化规律。因此,该法是一种很有前途的测量地应力方法。
但是Kaiser效应测量地应力还存在许多的问题尚待进行深入的研究,其中与生产实际联系最为密切的最关键问题是地应力的方向如何确定。以往人们使用Kaiser效应测量原岩应力需要180°的范围内进行全方位测试(一般每隔5°取样)。因此试样数量多,测试工作量大,费用高;同时,由于多周期构造运动的作用,使岩体的构造发生了变化,也使区域内的构造应力或原岩应力的大小、方向发生了量和质的变化。而以往所进行的Kaiser效应测定原岩应力均在水平或垂直方向取样,故可能所取得试样中无一是真正处在主应力方向上的。由此测试所得的结果就应是地应力场的一个分力,与真正的原岩应力值就会有一定的差别,甚至相去甚远。正是这些原因,大大影响了Kaiser效应测量原岩应力这一种方法在实际中的运用,不能充分发挥其简单、经济、便于多点测量以寻求区域地应力变化规律的优点。
现在,国内外都在试图将声发射技术推向新的实用化阶段。主要表现为,通过实地的定向取芯技术,在室内测定三维应力,即三个主应力的大小及其方向,并进一步提高主应力数值的测定精度。
4.2 水压致裂法测量地应力
水压致裂法是利用两个相隔数米的可膨胀的橡胶封隔器放在已知深度,封隔一段井眼,然后通过泵入流体对该段井眼增压,同时记录流体压力随时间变化的关系曲线。这种方法的理论基础是假定岩体是线弹性的,各向同性的,非渗透性的,岩体的一个主应力方向与井眼轴平行。由此可对记录曲线进行分析计算,得到与井眼轴相垂直的平面内的两个主应力值的大小,并可通过裂缝的方位求出这两个主应力的方位。当井眼为垂直井眼时,沿井眼轴方向的主应力值按照上覆岩层的重量计算。在上述假定前提下,水压致裂法的力学模型可以简化为一个平面问题,按两个对称的均布应力作用于具有圆孔的无限大平板四周的弹性理论求解[13]。
水压致裂法是广泛应用的一种最有效的原地应力测量方法。这种方法可以直接测量地应力,且测量的结果为一较大范围的应力平均值,它可以在数千米的井中测量,并取得与声发射法的对比资料。
水压致裂法与其它方法相比,存在一个较大的缺陷,就是主应力方向确定不十分准确。但该方法最大优点是:在无需知道岩体的力学参数下,就可获得地层中现今地应力的多种参量,并具有设备简单、操作方便,可在任意深度进行连续或重复测试,测量速度快、测值直观、测值代表性大等优点。因此这一方法越来越受到重视和推广,是目前国际上能较好地直接进行深孔应力测量的先进方法。
水压致裂法测定地应力,除操作技术要标准化外,对测试数据的解释也有待于统一,但这些并不妨碍它在油田中大量而有效的实际应用。
4.3 应力解除法
应力解除法是岩体应力测量中应用较广的方法。它的基本原理是:当需要测定岩体中某点的应力状态时,人为地将该处的岩体单元与周围岩体分离,此时,岩体单元上所受的应力将被解除。同时,该单元体的几何尺寸也将产生弹性恢复。论文检测。利用仪器测定这种弹性恢复的应变值或变形值,把岩体假定是连续、均质和各向同性的弹性体,就可以借助弹性理论的解答来计算岩体单元所受的应力状态。
具有初始应力的岩体用人为的方法解除其地应力,使岩体变形恢复,再通过某种手段测出岩体恢复的变形,然后按弹性理论计算出岩体3个主应力的大小、方向和倾角。应力解除法测量地应力的方法有:孔底应变计、孔径应变计、孔壁应变计、空心包体应力计等方法,其中孔底应变计、孔径应变计只能测出二维应力,若用它测三维应力,则需要打交于1 点互不平行的3个钻孔。采用孔壁应变计和特殊制作的空心包体式孔壁的应力计只需要打1个钻孔就可测出三维应力。
邱贤德(2004)[14]等人在危岩边坡地应力测量中采用空心包体应力计、完全温度补偿技术和自动化实时记录系统进行测量,通过实验数据整理并应用地应力专用计算程序计算分析得出了某危岩边坡地应力的大小、方向、倾角以及分布的基本特征,此种应力解除法测量危岩边坡地应力技术方法,为边坡危岩治理工程设计与施工提供了理论依据,并在现场实施中,取得了良好的效果。
4.4 应力恢复法
应力恢复法测定地应力的基本原理是:在选定的测试点安装测量元件,然后在岩体中开挖一个扁槽埋设液压枕或千斤顶,对其加压,使测量元件的读数恢复到掏槽前的值,则液压钢枕或千斤顶的压力读数便是该方向的岩体应力。其优点是可以不考虑岩体的应力-应变关系而直接得出岩体的应力。其局限性在于:第一,扁千斤顶法只是一种一维应力测量方法,一个扁槽的测量只能确定测点处垂直于扁千斤顶方向的应力分量。为了确定该测点的几个应力分量,就必须在该点沿不同方向切割几个扁槽,这是不可能实现的。因为扁槽的相互重叠造成不同方向测量结果的相互干扰,使之变得毫无意义。第二,如果应力恢复时,岩体的应力和应变关系与应力解除前并不完全相同,也必然影响测量的精度。
有鉴于此,在川藏公路二郎山隧道课题研究中,以王兰生教授为主的课题组提出了方便、可行、易于现场操作的洞壁表面二次应力测试方法——改进应力恢复法。
改进应力恢复法的优点在于:无需测定岩石的弹性模量便可计算岩体的应力,单孔可以测定平面内多方向应力。本方法简单、易行、经济, 适于现场操作。论文检测。改进应力恢复法的关键是等效应力系数A的确定。因此,我们做了室内试验及数值模拟,来求解应力等效系数并验证其正确性,同时进行了影响因素的敏感性分析。
靳晓光、王兰生教授(2000)[15]从室内试验、数值模拟及野外现场测试,系统地研究了应变-应力恢复法测定地下硐室表面二次应力的可行性和正确性。试验结果与数值模拟非常接近,现场测定结果与理论计算结果也基本相同,对二次应力场的测定及研究具有重要的理论意义和实用价值。
4.5 钻孔局部壁面应力全解除法
葛修润、侯明勋[16]提出了一种测定深部岩体地应力的新方法——钻孔局部壁面应力全解除法,该方法不仅可以解决套孔应力解除法在较深钻孔中应用时出现的断芯问题,而且也克服了水力压裂法必须假定地应力张量的一个主方向与钻孔轴向一致的前提条件,并且从理论上讲,本文提出的岩体应力测定方法将不受测量深度的限制。它将为地应力测量,尤其是深部地应力测量提供新的方法和途径,完全可以适应大陆科学钻探计划中深部岩体地应力测量的需要。
总的说来,基于钻孔进行地应力测量的方法不外乎以上几种类型:水力压裂法,Kaiser效应法,孔壁轴向切槽法。套孔应力解除法,可以测定二维及三维地应力的主值及方向,但由于需要进行套钻,当钻孔较深时容易产生断芯问题,因此,该方法在深孔,尤其是在大陆科学深钻孔钻探计划中将无法得到应用。水力压裂法是目前深部应力测量中应用较广的一种方法,通过对传统水力压裂法进行改进,该方法已在德国大陆科学深钻计划(KTB)中用于6000m以上深孔的地壳应力测量和评价。但水力压裂法的理论基础是地应力张量的一个主方向必须与钻孔轴向一致,从而影响了测量结果的可靠性。Kaiser效应法是基于岩石材料的声发射效应来测定岩体地应力的一种方法,实际上测的是岩体在历史上所受的最大应力值,在测定现今地应力方面显得无能为力,因而只能作为钻孔应力测量的一种辅助手段。而孔壁轴向切槽法只能测得垂直于钻孔轴线平面内的二维应力状态,并且只能用于孔深不超过 30 m 的干钻孔中 [17-18] 。
5. 岩体地应力测量研究分析的主要问题5.1 地应力测量状态影响因素与可靠性分析
对于所测地应力状态需要进行区域地质背景和各种影响因素分析,确定测值的可靠性,否则测值的质量大大降低。从Zoback所编世界应力图可以看出,我国已有的地应力数据需加强地质背景和影响因素分析。地应力测量状态影响因素与可靠性分析的重要性在某种程度超过测量本身,一个不确定的测值是没有意义的,甚至会产生误导作用。一个典型的实例是长江三峡地区,地应力测量与区域构造地质分析、震源机制等所得的应力状态存在差异,如果没有必要的影响因素和可靠性分析,将会给构造应力场分析和地壳稳定性评价带来很大困难,甚至可能导致错误的结论[19-20]。为了从有限的应力测值推广到区域范围,需进行构造应力场分析和模拟,而模拟的应力边界条件该如何确定,是当时研究的一个难题,因为不正确的应力场模拟结果将直接影响地壳稳定性评价结果(袁登维等,1996)[21]。
5.2 岩石力学性质对地应力测量大小的影响及其校正分析
众所周知,不同岩性的强度差异导致应力测值的差异,高强度岩石中所测应力较低强度岩石中高,一个典型实例是长江三峡库区秭归测孔的泥岩段测值较其上下砂岩段低许多。不同地点测值的对比分析的前提是同一岩性和同一测量深度,否则对比分析是不确切、不科学的。这就需要对不同地点的测值在岩石物理力学参数现场和室内测试的基础上进行岩性校正,然后在同一深度或同一高程进行对比分析。
5.3 地应力测量状态代表性分析
对所测地应力状态需进行代表性分析,确定测值是代表局部应力场,还是代表区域应力场。在进行实测应力代表性分析过程中,要考虑构造应力随时间的变化情况,往往在重大地质事件(如地震)的前后,由于构造应力存在积累、加强、释放和调整的变化过程,在一定时间和地区范围内,应力场可能发生较大变化。
5.4 地应力状态沿地下工程设计线路变化的分析
由于具体地下工程设计线路穿越不同构造部位、不同岩性、不同岩体结构、不同埋藏深度,以及工程本身不同的设计结构、尺寸等,均会造成沿地下工程线路不同地点局部地应力状态的变化和差异。因此,在工程设计时需要充分考虑这种变化,在工程施工过程中预防工程地质灾害的发生。随着我国西部大开发的不断深入,由于我国西部构造强烈活动,地下工程建设将面临越来越多的工程地质和灾害问题。一个典型的实例是我国甘肃境内的亚洲第一特长山岭隧道乌鞘岭隧道在建设过程,由于对地应力状态沿隧道设计线路的变化考虑不够充分,而直接运用局部地点所测地应力状态进行穿越隧道设计,结果在施工过程中出现了许多没有预期到的重大工程地质问题,如塌方、隧道变形等。
5.5 地应力状态在不同深度的变化分析
地应力测量和各种工程建设已证实,在深切峡谷地区地壳浅表层,地应力大小随深度变化分为应力降低(或卸荷)区、应力增高(或集中)区和原始应力区,最大水平主应力方向一般随深度也发生变化。但到目前为止,尚没有从理论和实践中总结出具有普遍实用性的三个应力深度区间参考值和最大水平主应力方向随深度的变化规律。三个应力区间的岩体特征和地应力状态存在显著差异:应力降低(或卸荷)区岩体由于卸荷作用而较为破碎,实测地应力大小较正常值偏低,最大水平主应力方向离散度大;应力增高(或集中)区岩体结构又分为两种情况,一种由于应力长期集中作用已造成岩体出现饼状岩芯而使应力释放,实测地应力大小仅稍高于正常值,另一种岩体仍为完整状态,应力集中尚未造成岩体出现饼状岩芯现象而释放应力,实测地应力大小远远高于正常值,应力增高(或集中)区最大水平主应力方向离散度一般也较大;原始应力区一般岩体较完整,实测地应力大小趋于正常值,最大水平主应力方向相对较稳定、离散度小。因此,地下工程应尽量避开应力降低(或卸荷)区和应力增高(或集中)区,前者在工程施工和安全运营过程中将会出现一系列工程地质和灾害问题,后者一方面会造成建设成本大大提高,另一方面受应力集中长期作用,地下工程也将会出现不同程度的工程地质和灾害问题。从安全施工和运营、节约建设成本等方面考虑,根据具体地下工程,适当增大地下深度而把工程设计在原始地应力区,可能是未来地下工程设计值得考虑的一种优选方案,也是未来地下工程适宜性分析需要考虑的重要因素之一。
6. 结论与展望(1)岩体中的地应力场是一个具有三维空间的复杂应力场,它的大小和分布规律受到多种因素的影响,这也对地应力场的测量带来了很大的影响和不确定因素。水平初始应力随深度的变化并不存在线性增大的变化关系,在地壳浅部与深部的变化规律是不同的。在众多的地应力分布影响因素中,地质构造历史、岩性和河谷切割地貌是主要因素。
(2) 对于地表剥蚀作用因素是导致常规初始应力反演中重力因子大于 1 的原因,易达根据地表剥蚀作用对地应力场反演影响的研究成果对此问题做了假定分析。假定对远古地形计算基本初始应力场时进行剥蚀模拟计算,以远古地形的参数作为变量在回归分析中加以考虑,按此方法得出的地应力场,较为准确,且在全计算域内有效。
(3) 对于地表剥蚀作用对初始地应力反演的影响问题,若不能考虑剥蚀作用,仅考虑自重和构造作用进行回归分析,但重力因子也会大于1,此时,不宜用所有测点去拟合地应力场,用于各部位(边坡、地下洞室)的分析计算,而应当进行边坡和坝肩分析,宜用近地表测值反演。
(4) 考虑了近地表受影响较大的剥蚀作用,故重力因子会较大,反演的近地表的地应力却是合理的,满足边坡和坝肩分析的要求;故在进行深埋地下洞室分析时,宜采用深部相关部位的测值进行反演。由于该部位受剥蚀影响不大,重力因子可能接近于1,但反演的深部地应力场是合理的,满足洞室分析的需求。
(5) 对于岩体地应力的测量,我国科学家廖椿庭对今后地应力测量工作提出:必须在国内开展较系统的测量研究工作[22]。建立4条贯穿我国不同构造单元的地表主干地应力测量剖面,在关键地域建立地应力监测系统,进行长期的地应力实时监测,同时在重点研究区开展深部地应力测量和构造应力场研究,基本摸清我国大陆地壳表层总体应力状态和分布规律,建立全国地应力信息系统,实现基础资料社会共享,为国家重大工程的规划和选址提供基础资料,为深部地下工程建设以及深部资源开发提供科学依据,同时为地质灾害的发生机理、预测预报和大陆动力学研究提供科学依据,为政府的宏观决策提供技术支撑。
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