地应力影响因素分析

地层浅部岩体地应力分布非常复杂，其基本原因在于它受到的影响因素众多，归纳起来大致有如下几个方面：

1）地质构造对地应力的影响

地质构造对地应力的影响，主要表现在影响应力的量值及其分布和传递方面：

（1）在均匀应力场中，断裂构造对地应力量值和方向的影响是局部的；

（2）在同一地质构造单元内，被断层或其他大结构面切割的各个大块体中的地应力的量值和方向均较一致，而靠近断裂或其他分离面附近，特别是拐弯处、交叉处及两端，因为都是应力集中的地方，所以它的量值和方向有较大变化；

（3）在活动断层附近和地震地区，地应力量值和方向都有较大变化。

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。苏联托克托尔贝址河谷地区左右岸地应力完全不同。左岸铅垂应力σv和水平应力σh分别为2.0～12.0MPa和5.7～13.3MPa，而右岸为2.8～7.2MPa和3.0～5.6MPa。同时从谷坡表面到山体内部分为三个不同应力带。即靠近谷坡为应力降低带，中间为应力升高带，内部为应力平衡带，在平衡带内侧压系数λ=0.95～1.24。

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铅垂应力和水平应力。剥蚀后，铅垂应力降低较多，但有一部分来不及释放，仍保留了这部分原来的应力量值；而水平应力却释放很少，基本上保留原来的应力量值。这导致了岩体内存在着铅垂应力比现有地层厚度所引起的自重应力还要大得多的应力量值。

3）岩石力学性质对地应力的影响

从能量的积累观点来看，岩体地应力也可以说是能量积累与释放的结果。岩体应力的上限必然要受到岩体强度的限制。因此，岩石力学性质对地应力的影响是十分明显的。杰格尔（Jaeger，J.C.）曾提出地应力与岩石抗压强度成正比的概念。但是，如果以弹性模量E为主要因素来探索二者的关系，则更具有重要意义。从实测资料来看两者的关系，例如，当E=50GPa以上的岩体，大主应力σ1一般为10～30MPa，而E=10GPa以下的岩体应力很少超过10MPa［3］。

根据李光煜、白世伟的统计资料认为，当E分别为2GPa和100GPa时，地应力分别为3MPa和30MPa。即E相差50倍时，地应力却相差10倍。所以说，在相同的地质构造环境中，地应力量值是岩性因素的函数［4］。

由此可见，弹性模量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，而塑性岩体容易产生变形，不利于应力的积累。在软硬相交和互层的地质结构，就会由变形不均匀而产生附加应力。(www.xing528.com)

此外，软硬不同的岩石或重度不同的岩体，会造成自重应力分布不均匀和出现塑性状态深度不等的现象。

4）水对地应力的影响

水对地应力的影响是显而易见的。岩石自身包含有节理、裂隙，而节理、裂隙中又往往含有水。尤其在深层岩体中，水对地应力的影响是非常显著的。由于岩体中水的存在而形成岩石孔隙压力，它与岩石骨架承受的应力共同组成岩体的地应力。

三峡工程库区茅坪镇800m深孔孔隙压力测量结果［5］表明，孔隙压力大体相当于静水压力（各测段的误差仅为0.01～0.03MPa）。如果钻孔深120m，地下水位离孔口高程20m，则孔隙压力近似为1MPa。

5）温度对地应力的影响

岩体温度对地应力的影响表现在两个方面：地温梯度的影响和岩体局部受温度的影响。

地温梯度的影响：各地区地温梯度α是不相同的，但一般为α=3℃／100m，岩体的体膨胀系数约为β=10-5，如果岩体的弹性模量为E=10GPa，那么岩体的温度应力约为：

σt=HαβE=0.003 H（MPa／m）

可见，岩体温度应力为压应力，并随深度H的增加而增加。在相同深度情况下，温度应力仅为铅垂向自重的1／9左右。从这个意义上讲，有人认为岩体温度应力场可以忽略不计，但实际上在许多情况下，温度应力是应当考虑的。

岩体温度应力场一般是静水压力场，因此，温度应力场也可以与自重应力场互相代数迭加。

岩体局部受温度的影响：岩体局部寒热不均，会产生收缩和膨胀，导致岩体内部产生应力。例如，大块侵入体、岩流或小型岩脉、岩浆熔流都会使周围岩石受热膨胀，冷却时又产生收缩。这样，就在岩体内部造成一些成岩裂隙（如玄武岩的柱状节理等）。并且在岩体本身及其周围，保留部分的残余热应力。