某地区区域现代构造应力场特征分析
构造地质学总复习
构造地质学总复习 第一章绪论 地质构造指组成地壳的岩层或岩体在内、外动力地质作用下发生变形和变位，如褶皱、节理、断层、劈理以及各种线理和面理构造等。 构造地质学研究地质构造的一门分支学科，主要研究由内动力地质作用形成的各种地质构造。构造尺度主要指地质构造的规模。 构造反转：是指早期为一个张性或张扭性的盆地后期转变为压性或压扭性构造盆地（正反转）。盆地由伸展沉降转变为挤压上隆，正断层转变为逆断层的现象。反之，则称为负反转构造。 构造地质学的研究对象与内容是什么？ 答：地质学的研究对象是地壳或岩石圈的地质构造。构造地质学主要研究内动力地质作用所形成的各种地质构造的形态、产状、规模、形成条件、形成机制、分布和组合规律及其演化历史，并进而探讨产生地质构造的地壳运动方式、规律和动力来源。 构造地质学的研究方法。 答：研究方法处常规的地质研究方法外，还有以下几方面：（１）地质制图；（２）显微构造与组构的几何分析；（３）实验构造地质学（模拟实验）。 构造地质学的研究意义。 答：构造地质学的研究意义理论上在于阐明地质构造在空间上的相互关系和时间上的发育顺序，探讨地壳构造的演化和地壳运动的规律及其动力来源；而实践意义在于应用地质构造的客观指导产生实践，解决矿产分布、水文地质、工程地质、地震地质及环境地质等方面有关的问题。 第二章 岩层由两个平行或近于平行的界面所限制岩性基本一致的层状岩体叫做岩层，由沉积作用形成的岩层叫沉积岩层。 层面识别: 岩石成分，结构，颜色变化原生层面构造 倾向层面上与走向垂直并沿斜面向下所引的直线叫真倾斜线，倾斜线在水平面上的投影线所指的方向，就是岩层的真倾向，简称倾向。 倾角层面上真倾斜线与其在水平面上的投影线的夹角。 视倾向在层面上凡与该点走向线不直交的任一直线均为视倾斜线，其在水平面上投影线所指的倾斜方向，叫视倾向或假倾向。 视倾角视倾斜线和它在水平面上的投影线之间的夹角，叫视倾角或假倾角。 真倾角岩层的倾斜线及其在水平面上的投影线之间的夹角就是岩层的倾角，又称真倾角。 真厚度真厚度是指岩层顶、底面之间的垂直距离。 视厚度在与岩层走向斜交的剖面上或在与岩面不垂直的任何方向的非直立剖面上测得的顶、底界线之间的垂直距离都是视厚度。 “Ｖ”字形法则倾斜岩层露头界线分布形态较复杂，表现为与地形等高线呈交切关系，并有一定规律，即当其横过沟谷或山脊时，均呈“Ｖ”字形态，根据岩层产状、地面坡向和坡度角不同，“Ｖ”字形形态也有所不同，这种规律称为“Ｖ”字形法则。 露头宽度岩层顶、底面出露界线之间的垂直距离。 整合接触上、下地层在沉积层序上没有间断，岩性或所含化石都是一致的或递变的，其产状基本一致，它们是连续沉积形成的。 不整合接触上、下地层间层序有间断，先后沉积的地层间缺失了某些地层。 角度不整合上、下地层间既缺失地层，产状又不相同。 平行不整合上、下地层间既缺失地层，但产状基本相同。 沉积岩判别岩层的顶底面 答：(1)斜层理：“上截下切”；（２）粒级层序：又叫递变层理从底到顶粒度由粗变细递变（３）波痕：对称型浪成波痕。原型还是其印模都是波峰尖端指向岩层的顶面，（４）泥裂：又称干裂或示底构造，剖面上呈“Ｖ”字型，其尖端指向底。还有雨痕、冰雹痕及其印模，冲刷痕等，古生物化石的生长和埋藏状态 水平岩层有哪些特征？ 答：（１）地层未发生倒转的前提下，地质时代较新的岩层叠置在较老岩层之上，当地形切割轻微时，地面只出露最新岩层，如地形切割强烈，较老岩层出露于河谷、冲沟等低洼处，较新层分布在山顶或分水岭上；（２）出露和分布形态完全受地形控制，出露界线在地质图上表现为与地形等高线平行或重合而不相交；（３）其厚度就是该岩层顶底面标高和底面标高之差；（４）出露宽度受岩层厚度及地面坡度的影响。 不整合的识别及其理论意义和实践意义 答：（１）地层古生物方面：上、下地层间缺失某些地层或化石带；（２）沉积方面的标志；上、下两套地层在岩性和上岩相上截然不同，两套地层间往往有古侵蚀面，并保存着古风化壳、古土壤或与之有关的残积矿床等。上覆地层的底层常有由下伏地层的岩石碎块、砾石组成的底砾岩。（３）构造方面：上、下两套地层产状不一致，构造变形强度不同，褶皱、断裂情况也各异；（４）岩浆活动和变质作用方面： 理论上，地层不整合是研究地质发展历史及鉴定地壳运动特征和时期的一个重要依据，也是划分地层单位的之重要依据之一，有助了解古地理古环境变化；实践上，不整合面及其上下相邻岩层中，常形成铁锰磷及铝土矿等沉积矿床；是构造上的薄弱带，有利于岩浆及含矿溶液活动，有利于形成交代和充填矿床；对油、气、水的储集也具有重要意义。另工程上可作为稳定性评价的条件之一。 简述角度不整合的特征及构造意义。 角度不整合的特征为：不整合面上下两套地层不仅有地层缺失，而且产状不同，褶皱形式和变形程度不同，断裂构造发育程度和性质不同，上、下两套地层的变质程度和岩浆活动也有明显差异。(5分) 构造意义为：角度不整合代表一次以水平运动为主的构造运动。第三章应力分析 应力单位面积上附加内力称应力。 主应力剪应力为零的面上作用的正应力为主应力。 应力状态经受力物体内任意点各个截面上的应力总和称应力状态。 应力场任一物体或岩体中都存在着一个与该点对应的瞬时应力状态，一系列点的瞬时应力状态组成的空间称应力场。 构造应力场指地壳内一定范围内某一瞬时的应力状态。 应力椭球体当主应力σ1>σ2>σ3,且符号相同时,就可根据一点的主应力矢量为半径作出一个椭球体,该椭球体代表该点的全应力状态, 称应力椭球体。 应变椭球体设想物体和岩石变形前内部某一点为一小圆球体,变形后这个圆球体就会变为椭球体,该椭球体称为应变椭球体。 变形当物体受力后，其内部各点之间相互位置的改变称变形。它的形状或体积发生改变，或者同时发生改变。 均匀变形指岩石的各个部分的变形性质、方向和大小都相同的变形。 非均均变形指岩石各点部分变形的方向、大小和性质不同的变形。 应变物体变形程度的量度。 线应变指物体内某一方向单位长度的改变量。 剪应变90°内角度的变化量. 剪应变：变形前互相垂直的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量为角剪切应变（或简称角剪应变），其正切为剪应变。 剪裂角最大主应力轴σ1与剪切破裂面之间的夹角. 共轭剪切破裂角当岩石发生剪切破裂时，包含最大主应力轴σ1象限的共轭剪切破裂面之间的夹角。 单剪应变是一种特殊的恒定体积的均匀变形，它是由物体中质点沿彼此平行的方向相对滑动而成。应变椭球体中两个主轴质点线方位，在变形前后是不相同的，故又称旋转变形。 纯剪应变是一种均匀变形，应变椭球体中两个主轴的质点线，在变形前后具有同一的方位，沿应变主方向的质点线没有发生旋转，故又称无旋转变形。 递进变形在同一动力持续作用的变形过程中，如果应变状态发生连续的变化，这种变形称为递进变形。 蠕变指在应力不增加的情况下，随着时间的增长变形继续缓慢增加的现象。松弛指当应变保持不变时，随时间的增长应力逐渐减小的现象。 盐丘：由于盐岩和石膏向上流动并挤入围岩，使上覆岩层发生拱曲隆起而形成的一种构造。 什么叫变形？变形程度如何量度？ 答：物体受力作用后，其内部各点间相互位置发生改变称为变形。变形可以是体积的改变，也可以是形状的改变，或二者均有改变。 物体变形程度用应变来度量，即以其相对变形量来度量。 影响岩石变形的主要因素 答：（１）力的大小、方向和性质；（２）岩石的力学性质；（３）变形的环境条件，包括围压、温度、溶液和孔隙压力；（４）时间。 影响岩石力学性质的因素有哪些？ 答：围压因素，温度因素流体因素时间因素。 时间对岩石力学性质与变形有什么影响？ 答：时间对岩石的力学性质与变形有三个方面的影响：（１）快速施力与缓慢施力对岩石变形的影响；（２）重复受力对岩石变形的影响；（３）蠕变与松弛对岩石变形的影响。 什么叫构造应力场？其研究意义如何？ 答：构造应力场是指地壳内一定范围内某一瞬时的应力状态。构造应场中应力的分布和变化是连续而有规律的。研究构造应力场的目的秒在于揭示一定范围内应力的分布和变化和规律，及其对区域地壳运动的方式、方向及区域构造发育的制约关系，推断可能在何处出现的某种构造等。 地应力在什么情况下易集中? 答：当岩体或岩层内存在早期断裂再次发生构造变形时，在早期断裂附近，特别是在断裂带的拐点、端点、分枝点、错列点和待交汇点最容易出现应力集中。 第四章褶皱 皱褶里卡德：直立水平、倾伏，斜歪水平倾伏，平卧，斜卧，竖直。 兰姆赛：1a顶薄b平行c过度2相似3顶厚。 背形褶皱层层序不明，或层序倒转，或变形面不是层理面而是其它构造面，则将向上弯曲的叫背形。 轴面又称枢纽面，指相邻褶皱面上的枢纽联成的面。 轴迹轴面与地面或任一平面的交线。 槽线向斜或向形的同一褶皱面的各横剖面上的最低点为“槽”，它们的联线为槽线。 倾伏角线状构造的倾伏角是指在直立面上量得的该构造线与它的水平面投影线间的夹角。 侧伏角是指在线状构造所在的构造面上量得的该构造线与与构造面走向线之间的锐夹角。 等倾斜线指褶皱层的上、下褶皱面倾角相等的切点的联线。 同沉积褶皱在岩层形成的同时逐渐变形而形成的褴皱。 底辟构造地下高韧性岩体如岩盐、石膏、粘土或煤层等，在构造力的作用下，或者由于岩石物质间密度的差异所引起的浮力作用下，向上流动并挤入上覆岩层之中而形成的一种构造。穹窿岩层自褶皱的脊向四周作放射状倾斜的背斜。构造盆地岩层从四周向中心倾斜。 隔档式褶皱由一系列平行的背斜和向斜相间组成，其中背斜是紧闭的，而向斜较开阔。 隔槽式褶皱由一系列平行的背斜和向斜相间排列的褶皱组成的，其中向斜较紧闭，而背斜较开阔。 滑脱构造沉积盖层顺基底剪切滑动所形成的隔档式或隔槽式褶皱称滑脱构造。
地质构造应力场分析方法与原则
地质构造应力场分析方法与原则 发表时间：2019-01-04T10:34:05.383Z 来源：《基层建设》2018年第34期作者：郭建锐[导读] 摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。 赤峰市利拓矿业有限公司内蒙古赤峰市 024000摘要：构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。本次研究针对地质构造应力场的测量方法水力压裂法、井壁崩落法、磁组构法进行分析，并对地质构造应场力分析原则进行阐述，继而进一步丰富构造应力场的理论。 关键词：地质构造；构造应场力；应场力引言：构造应力场就是在一个空间范围内构造应力的分布。构造应力场是作用在地壳某一地区内部的和由于这一地区某种变形的构造单元的发育而出现的应力总和。应力场是一种物理场，它和其他物理场，如重力场、电滋场、位势场等一样，也是物质存在的一种形式。场不是空间，而是在空间范围内某个物理量的按势分布。随着时间的变化，场内各点的强度和方向也将发生变化。构造应力场是地球动力学重要组成部分，是地壳动力学的主体部分，其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。 1.地质构造应力场概述 构造应力场概念是由我国地质学家李四光率先提出的。1947年李四光提出用构造形迹反推构造应力场，并研究各种不同力学性质的构造形迹与应力方向、应力作用方式之间的相互关系。1940年格佐夫斯基也提出研究构造应力场，并把用赤平投影求主应力轴方向的方法引进构造应力场的研究。1950年一1996年国内外地质工作者结合地震地质的研究工作开展了构造应力测量，经多年努力，通过野外与室内实测证实了构造应力的存在，并探索、研究了行之有效的构造应力测量技术方法，完善了构造应力测量的理论基础，建立了可靠的测量技术方法和数据处理系统。万天丰（1999）、武红岭（1999，2003）等将矿场构造应力场研究的方法延伸到盆地构造研究领域，取得了人量的研究认识和资料，极大地丰富了构造应力场研究理论，也为盆地构造应力场研究积累了丰富的地质认识和方法。1970年构造应力场的研究有长足进展，逐渐深入到地质学的多个领域。1980年以后，构造应力场问题越来越受到国内外地质学界的重视，研究内容多涉及板块、大陆，大洋地区的构造应力场。1990年以来，全球大陆与海洋科学钻探计划开始研究现今构造应力和古应力状态和岩石圈动力学问题。 2.地质构造应力场分析方法 构造应力场研究的主要内容是在确定各地的点应力状态（应力方向和应力大小）的基础上，研究在一定区域范围内各个构造活动时期的构造应力分布特征。古应力测量可通过构造形迹分析法、古地磁法、节理测量法来确定古构造应力作用方向，利用声发射法。晶格位错法等可确定古地应力值的大小（导致地层变形时的最大水平古应力）。现今应力测量可利用震源机制解法、水力压裂法、井壁崩落法等来确定现今构造应力最大主应力方向，利用声发射法、经验公式法可确定现今地应力大小。 2.1.1水力压裂法 水力压裂测量地应力的方法首先在美国发展起来，1977年B.Haimson在井深5.1Km处进行了水力压裂地应力测量。我国学者葛洪魁（1998）、康红普（2014）均在研究中采用水力压裂测量法进行验证。水力压裂（Hydraulic fracturing）地应力测量是通过在井眼周围地层中诱发人工裂缝来获取地应力的一种方法，测试精度受多种因素的影响，如测试层位筛选、施工仪器设备、施工方案的选择以及测试数据的分析等。 2.1.2井壁崩落法 井壁崩落椭圆法的理论依据为崩落椭圆是由地壳内的构造应力场形成的，所以二者之间存在确定的关系。它的基本原理是，由于地壳内存在水平差应力，致使钻井壁形成应力集中，在垂直于最大水平主应力（压应力为正）方向的井壁端切向应力最大，当该处切向应力达到或超过岩石的破裂极限强度时，即发生破裂，从而形成井壁崩落椭圆。1970年加拿大Bell在研究阿尔伯达油田四臂井径测量的地层倾角测井资料后，发现井眼扩大方向与区域内的最小水平主应力方向平行，Gough等也发现了这种现象。1985年，Zoboek使用井下电视观测证实了Boll的发现，并与B.Haimson等人对井眼崩落机制进行研究，说明了井壁崩落法是测量水平主应力方向的可行方法。shulnberger测井公司研究应用测井资料解释地层压力问题，并用于解释石油工程中的地层破裂压力、地层坍塌压力及油层出砂等问题。这种用测井资料解释地应力剖面的方法，己经能够解决石油工程中的许多问题。 2.1.3磁组构测量法 磁组构是指磁性颗粒或晶格的定向排列或组合，其实质是岩石磁化率各向异性。岩石磁化率各向异性是指岩石的磁化强度随方向的变化性质，包括感应磁化率各向异性与剩余磁化率各向异性。GrahamJ.w（1954）提出，儿乎所有岩石都可以观测到磁各向异性。研究表明，岩石的磁化率一般表现为磁化率数量椭球的形状和方向。椭球可以反映岩石内部铁磁性颗粒长轴的主要分布方向，与沉积搬运和充填方式、岩浆岩流动构造、变质岩类型和变质程度、页理、线理、褶皱轴方向等存在一定对应关系，是地史时期定向应力和温度作用的结果，是岩组分析和有限应变测量的重要手段之一。 3.地质构造应力场分析原则 3.1时间局限性原则 一般认为根据不同构造形变的切错和叠加等关系可以确定构造应力场的分期，即相对活动次序。可以根据组成构造形变的最新地层时代和角度不整合面之上的最老上覆地层的时代，来确定构造应力场作用的大致时间。如果有地层或侵入体同位素年代的资料时，构造应力作用的时间可以确定得更准确些。即使如此，构造应力作用的时间还是不可能确定得十分精确。 如果已知组成某一构造形变的最新地层年代和侵蚀了构造形变的不整合面之上的最老上覆地层的年代，构造形变肯定是在不整合形成期间发生的；但两个沉积地层的年代之间，发生了许多变化：老地层沉积之后要下沉、硬结成岩；受构造应力作用后造成构造形变；隆起遭受剥蚀；地壳重新下降，接受新的沉积。可以看出在整个不整合的形成过程中造成构造形变的构造应力作用只局限在一个较短的时间内。如果再考虑到同位素年代的不精确性（由于采样、测试方法等原因），要准确测定构造应力作用的时间实际上目前还难以实现。 3.2空间动态性原则
超长建筑结构温度应力分析
超长建筑结构温度应力分析 夏云峰 (上海中交水运设计研究有限公司, 上海 200092) 摘要:以郑州第二长途电信枢纽工程为例,对超长建筑结构进行整体有限元建模。针对7种不同类型温度荷载的特点,利用有限元分析程序ANSYS计算。给出了结构整体变形特点、结构中各种构件(梁、楼板、柱子及剪力墙)的温度内力变化范围以及分布规律。通过比较得出超长建筑在各种温度作用下的最不利工况。可为超长建筑结构考虑温度作用进行设计和施工提供参考。 关键词:建筑 超长建筑物 温度荷载 温度应力 St udy on t he Te mperature Stress of Super-Lengt h Buil di ng X ia Yunfeng (Shanghai Zhongji a oW ater Transportation Design Institute Co.,L t d., Shanghai 200092) Abst ract:T aking the Second Long D istance Te leco mm unication H ub Pro ject of Zhengzhou for an exa m ple,t h is paperm akesm odels of so lid fi n ite e le m ent to super-length building.A ccord- i n g to characteristics o f te mperature l o ad of7different types and usi n g t h e ANSYS fi n ite e le- m ents ana l y sis progra m,it concl u des the characteristics of the integral structura l defor m ation, the scope and distribution o f ther m a l i n ner force o f different co mponents,such as bea m,floor slab,pillar and shear w a l.l A fter contrasti n g,it su m s up the w orse w orking cond ition for super -length bu il d i n g under d ifferent te m peratures,wh ich cou ld prov ide references to the design and constr uction o f super-length bu il d i n g by consi d ering te m perature acti o ns. K ey w ords:constructi o n super-leng t h buil d i n g te m perature load te m perature stress 建筑工程中,混凝土结构的裂缝较为普遍,类型也很多,按成因可归结为由外荷和变形引起的两大类裂缝。其中由混凝土收缩和温度变形引起的收缩裂缝和温度裂缝,以及由这两种变形共同引起的温度收缩裂缝,则是实际工程中最常见的裂缝。随着建筑向大型化和多功能发展,超长(即超过温度伸缩缝间距)高层或大柱网建筑不断出现。对超长结构的温度变形与温度应力,若在结构设计中处理不当,将使结构产生裂损,严重影响建筑结构的正常使用。我国的建筑结构设计规范中不考虑温度作用[1],只做构造处理。因此,温度应力是超长建筑结构设计中的重要研究课题之一。1 超长高层建筑结构温度问题有限元建模研究 结合工程实例,分析建筑结构各个阶段温度作用的特点,完善温度作用和温差取值的计算原则,并选出在工程设计中起控制作用的温差取值,方便设计采用。根据实际情况建立超长建筑结构的有限元分析模型,采用有限元分析程序ANSYS 有限元计算程序,进行结构整体分析。 郑州第二长途电信枢纽工程主体为超长高层建筑结构。主楼地下1层,地上主体19层。19层之上局部突起2层。柱网9.6 12m,主体结构东西长134m。由于功能要求建筑中间不设缝,南 10 港口科技 港口建设
超长结构温度应力分析与控制措施
超长结构温度应力分析与控制措施 摘要：随着人们对建筑物使用功能的要求越来越高，一些公共建筑正逐渐向大 型化、舒适化发展，大量超长、超宽的大型公共建筑随之涌现。由于季节变化的 影响，超长结构的温度应力问题会导致混凝土楼板产生裂缝，严重影响建筑的使 用功能和结构安全，因此温度作用在设计中必须予以考虑。本文以某钢筋混凝土 框架-剪力墙结构为例，对超长结构的温度应力问题采用有限元分析程序MidasGen进行了计算分析并给出了控制措施。 关键词：超长结构；温度应力；后浇带；有限元分析 1、前言 超长结构，由于季节变化等因素的影响，会让超长结构的混凝土发生变形， 当混凝土的变形受到墙体等构件的约束，楼板内便会产生较大的温度应力，当温 度应力高出混凝土的抗拉强度时，就会导致混凝土楼板会产生裂缝，通常情况下，若在结构中采用低收缩混凝土材料、设置后浇带以及采用预应力钢筋等措施时， 温度应力及收缩应力对结构的影响一般可以忽略。但超长混凝土结构中，如若不 进行合理的温度效应控制，柱、墙等竖向构件将产生显著的温度内力，影响结构 的承载能力；楼板则很有可能开裂并形成有害的贯通裂缝，对建筑防水和结构的 耐久性很不利，影响建筑的正常使用，因此，如何降低温度应力的影响是超长结 构设计的关键问题。 2、工程概况 某五星级酒店主楼部分采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，楼盖采用现浇钢 筋混凝土梁板体系，底部裙楼为两层宴会大厅，并设有斜圆柱形主出入口。框架 柱截面尺寸600mmx600mm～900mmx1200mm，墙截面尺寸200～500mm。 现行GB50010－2010《混凝土结构设计规范》中对房屋建筑工程结构伸缩缝 的最大间距做如下规定：对于现浇式结构，普通砖混结构50m，框架结构55m， 剪力墙结构45m，框架-剪力墙结构根据框架和剪力墙的具体布置情况取45~55m 之间，通常可取50m。该酒店结构不设缝轴线尺寸为167.2m，超过了规范要求。 3、温度工况 (1)温度荷载。假设该建筑从当年7月开始地上部分施工，第1～3层施工分 别需要一个月，从4层开始每层半个月，至次年二月半完工。按照该假定施加的 温度荷载始终为降温作用，为最不利工况。 (2)有限元模型。针对温度应力建立四组模型(M0、M1、M2、M3)，均考虑施 工模拟和收缩徐变的作用；其中，部分模型考虑了地下室顶板的转动弹性嵌固， 弹簧刚度计算按照柱所连接的梁柱刚度进行计算，为近似值。模型的具体设计参 数见表1所示。 结构二层的后浇带设置如图1所示，其余各层M0、M1、M2后浇带设置均同；M3与 M2相比，仅在结构第二层增设后浇带c，其余部位后浇带设置均同M0～M2模型。温度有 限元模型为保证结构成立，将一跨内的所有次梁和板均设置为后浇带。 4、温度应力分析 本工程采用有限元分析程序MidasGen对本模型进行温度应力计算分析，分别探讨温度应力对框剪结构中的柱、剪力墙、梁板等主要构件的影响，并给出控制措施及建议。 (1)柱内力。通过对比框架柱主要集中区域的温度应力，其中：①主楼最外侧柱(区域1)；
构造应力
构造应力：地壳构造运动在岩体中引起的应力。 1）一般情况下地壳以水平挤压运动为主。所以，构造应力主要是水平压应力；2）构造应力分布很不均匀，主应力的大小和方向往往变化很大； 3）岩体中的构造应力有明显的方向性，通常，σ2 ≠σ3； 4）岩体中的构造应力普遍存在如下规律：最大水平应力>最小水平应力 >垂直应力； 5）构造应力在坚硬岩层中出现一般较普遍。 复合式衬砌指的是分内外两层先后施作的隧道衬砌。在坑道开挖后,先及时施作与围岩密贴的外层柔性支护(一般为喷锚支护)，也称初期支护，容许围岩产生一定的变形，而又不致于造成松动压力的过度变形。待围岩变形基本稳定以后再施作内层衬砌（一般是模筑的），也称二次支护。两层衬砌之间，根据需要设置防水层，也可灌筑防水混凝土内层衬砌而不做防水层。 地铁：the subway 火车：train 动车：bullet train 隧道：tunnel 福建的典型土壤是红壤和赤红壤，土壤脱硅富铝化作用和生物物质循环均较活跃，风化淋溶强烈，铁的游离度较高，使得土壤呈现红色。由于它的土壤状况良好，而且又有着温和的气候，是一个水果之乡，由于红壤属于酸性土壤，适合种植茶叶，所以茶叶是福建的传统特色产品，茶叶总产居全国第一，乌龙茶就是在福建栽培出来的。 上海地区土壤其酸碱性质多为中偏碱性，其中强碱性土壤分布在东部沿海新垦区，面积约占0.93%酸性土壤仅在上海西部残丘和洼地有零星分布，面积仅占0.07‰绝大部分地域的土壤PH值约在7.0-8.5之间，这类土壤面积约占80.2%多分布在上海的中西部地区。 读研原因（reasons for my choice） There are several reasons. I have been deeply impressed by the academic atmosphere when I came here last summer.In my opinion,as one of the most famous ******in our country,it provides people with enough room to get further enrichment.This is the first reason. The second one is I am long for doing research in ******throughout my life. It's a pleasure to be with my favorite ******for lifetime.I suppose this is the most important factor in my decision. Thirdly,I learnt a lot from my *****job during the past two years.However,I think further study is still urgent for me to realize self-value.Life is precious.It is necessary to seize any chance for self-development,especially in this competitive modern world. In a word,I am looking forward to making a solid foundation for future profession after two years study here. 研究生期间的计划（plans in the postgraduate study）
应力场分析与裂缝预测
《应力场分析与裂缝预测》教学大纲 （2004年制定，2012年第二次修改） 课程名称：应力场分析与裂缝预测 课程英文名称：Stress Field Analysis and Fracture Prediction 课内学时：32 课程学分：2 课程性质：学位课开课学期：每学年第一学期 教学方式：课堂讲授考核方式（考试/考查）：考试 大纲执笔人：曾联波主讲教师：曾联波 师资队伍：曾联波、童亨茂、陈书平 一、课程内容简介 《应力场分析与裂缝预测》是地质学专业和资源勘探与地质工程专业硕士研究生的一门专门课程。讲授古、现应力场和储层裂缝的研究方法及其在油气勘探与开发中的应用，包括应力与应力场的基础概念、古构造应力场分析方法、现今地应力测量方法、裂缝的基础知识，裂缝定量预测方法、古应力场在油气勘探中的应用、现今地应力和裂缝在低渗透油气田开发中的应用。本门课程为32学时，2学分。 二、课程目的和基本要求 课程的目的是培养学生掌握古、今应力场分析与储层裂缝预测的基本理论和方法分析油田应力场分布及进行储层裂缝预测的基本能力。《应力场分析与裂缝预测》课程涉及构造地质学、地质力学、储层地质学、岩石力学、石油地质学和油气藏工程等多方面的基本知识，要求学生系统学习了大学本科地质类专业的构造地质学、固体力学、石油地质学和储层地质学等课程。 学完本课程后，应达到以下基本要求： 1．了解应力、应力场和裂缝的基本概念及基本分布特征； 2．掌握古应力场研究方法及进展，并能运用这些基本方法分析油田古应力场分布和指导油气勘探； 3．掌握现今地应力测量方法，并能运用这些方法分析低渗透油气田的地应力分布和指导油气田开发。 4. 掌握储层裂缝的研究和预测方法，并能运用这些方法研究和预测低渗透储层裂缝的分布规律。 三、课程主要内容 §1. 应力场分析和裂缝预测的基础知识（4学时） §1.1应力、应力场和裂缝的基本概念。 §1.2应力场和裂缝研究的基本内容与方法。 §1.3应力场分析和裂缝预测的研究现状与发展趋势。 §1.4应力场分析和裂缝预测的研究意义。 §2. 现今地应力测量方法（4学时） §2.1现场地应力测量方法。 §2.2岩心地应力测量方法。 §2.3测井地应力分析方法。 §2.4地应力的分布规律及影响因素 §3. 古构造应力场分析方法（6学时） §3.1古构造应力方向分析方法。
某超长框架结构温度应力分析及设计
某超长框架结构温度应力分析及设计 摘要：超长结构是当代商业社会下的常见结构类型，而其温度应力的处理和减弱，也是广大建筑项目建设者都需要着重考虑的问题。基于此，本文结合某大型 商业综合体项目实际，分析了在温度应力影响下，如何对结构进行设计。从而实 现建筑项目的稳定性和安全性，促进区域居民生活水平的提升。 关键词：超长框架结构；温度应力；工程；温差 0 引言 超长混凝土框架结构的特点是其结构单元的长度较大，比混凝土结构规范中 限定的一般伸缩缝间距要更大，所以在设计时需要考虑更多因素，从而加强建造 建筑的结构能够满足使用的稳定性和安全性要求。在一般的建筑结构中，设计的 混凝土框架选择低收缩的混凝土材料、钢筋加固、后浇带加强养护等措施，都能 够一定程度的降低材料所受到的温度应力、收缩应力等因素对结构的影响[1]。但 在超长框架结构中，对这些应力作用的处理则是结构设计的重要部分，也是设计 和建造过程中需要重点处理的部分。以下结合笔者参与的具体工程实例，对如何 设计超长框架结构温度应力的内容展开探讨。 1 超长结构温度应力作用对工程建设的影响 1.1温差分析 在自然环境的作用下引起钢混凝土结构中的温差荷载的主要因素包括三点： 季节温差、骤降温差以及日照温差。一般情况下，长期稳定荷載作用下的温度效 应对整个结构的内力起到挖制作用，而骤降温差和日照温差引起的的短期温度作 用-一般只考虑温度场趋于稳定后的温度效应。温度作用是由结构材料“热胀冷缩” 效应被结构内、外约束阻碍而在结构内产生的内力作用。出现温差时梁板等水平 构件变形受到竖向构件的约束而产生应力，同时竖向构件会受到相应的水平剪力[2]。施工阶段后浇带未封闭以前，温差对结构的影响忽略。施工阶段后浇带封闭，建筑隔墙及装修完成以前，受外界温度影响最大，极容易出现开裂。使用阶段由 于外围有幕墙，屋顶有保温，可考虑温差效应作用打折。 1.2 温度应力计算 参考王梦铁的《工程结构裂缝控制》中的相关计算方法，混凝土收缩应变的 形式和发展与混凝土龄期密切相关，任意时间t（天数）时混凝土已完成的收缩 应变为： （1） 其中为各种修正系数[3]。混凝土收缩是一个长期的过程，影响最终收缩量的 因素有水泥成分、温度、骨料材质、级配、含泥量、水灰比、水泥浆量、养护时间、环境温度和气流场、构件的尺寸效应、混凝土振捣质量、配筋率、外加剂等。由于竖向构件的约束，水平构件的混凝土收缩会产生拉应变，这种收缩应变可以 和混凝土因温度变化产生的应变等效，可用产生等量应变的温度差（当量温差） 计入混凝土收缩效应的影响。 2 对温度应力的一般解决措施 2.1施工材料的标准化设计 本工程利用的混凝土材料是由低收缩低水泥、碎石骨料和外加剂等材料均匀 混合而成。要求综合各原材料剂量，在软件中进行统计计算。基本需求是外加剂、水泥和骨料都能够满足项目建设的质量要求，且使用时严控各原材料的剂量，从 而确保配比混合后的材料性质能够贴合降低温度应力的需求。例如降低水灰比，
华北地区构造应力场研究
科技信息2011年第27期 SCIENCE &TECHNOLOGY INFORMATION 华北地区构造应力场研究 李富涛1孟昭焕2贾宝刚1 (1.山东省煤田地质局物探测量队山东泰安271021；2.莱芜市国土资源局山东莱芜271100) 【摘要】本文结合相关数据、模型和软件分别利用重力场、重力垂线偏差与构造应力场的内在关系式对华北地区陆地构造应力值进行了计算，通过对相关数据结果进行对比分析，总结并得出了华北地区重力总水平梯度、构造应力场和研究方法本身的一些规律和特征。 【关键词】重力场；重力水平梯度；垂线偏差；构造应力 0引言构造应力场是地球动力学研究领域一个重要的组成部分。由于我 们不能直接测量得到浅层地表以外的岩石圈构造应力场，一些学者于 是另辟蹊径，以可以直接测量得到的相关区域重力数据为参考，通过 研究构造应力场与重力场之间的内在关系的方法而最终获得构造应 力场数据。在这方面，典型的代表人物有游永雄、向文、方剑等。游永雄 曾利用重力场研究了包括华北地区在内的多个地区的构造应力场情 况，本文即利用近似方法专门针对华北地区东经[106°，124°]、北纬[31° 43°]范围的大陆构造应力场进行更加细致地研究[1]，以期使得对该区 域构造应力场及其变化规律和研究手段本身认识得更加详尽。 1 重力和垂线偏差场转换构造应力场公式1.1利用重力场计算华北地区构造应力场 游永雄推导了重力场转换构造应力场的公式即[2]：Δσxx ＝g ρx ，y m g x （1）其中，Δσxx 代表构造应力；g 为正常重力；f 为引力常量；ρx ，y 为均衡 改正的单位均衡柱体密度；ρm 为地幔密度；g x 为重力总水平梯度，其水 平分量Δg x 和Δg y 值可用下面公式计算[2][3]： Δg x ＝－1＋∞－∞乙＋∞－∞乙（x－x＇）Δg z ［（x－x＇）2＋（y－y＇）2＋H 2］32dx＇dy 'Δg y ＝－12π＋∞－∞乙＋∞－∞乙（y －y ＇）Δg z ［（x－x＇）2＋（y－y＇）2＋H 2］ 32dx＇dy 乙乙乙乙乙乙乙乙乙乙乙'（2）Δg z 是得到的重力异常值，x＇和y '是流动坐标，遍及整个测量区 域，H 是空间延拓高度， 积分面积可以有限化和离散化，以适应计算，本文即以离散化后 2度范围为积分区域来计算。 求g x 的值的计算式为：g x =(Δg x )2+(Δg y )2 姨（3）1.2利用重力垂线偏差计算构造应力场公式 利用垂线偏差计算构造应力场公式如下[2]： Δσxx ＝-g 24πf ρx ，y ·u ρm ·ρ （4）式中，u 代表重力垂线偏差；ρ=206265rad ·s 。 u 的值根据下式计算[4]：u =（ξ2+η2） 1/2（5）其中，ξ为南北垂线偏差（垂线偏差子午圈分量）；η为西东垂线偏 差（垂线偏差卯酉分量）。 2 计算华北地区构造应力场2.1利用重力场计算华北地区构造应力场 本文利用华北地区5′×5′分辨率的DTM 数据、360阶重力场模型 EGM96并借助于PALGrav1.0软件[5]求得该区域布格重力异常值Δg z ， 然后计算得到重力总水平梯度g x 。在此基础上，再利用重力延拓知识[6]， 并根据式（1）分别计算得到了华北地区地表、20公里和40公里深度 处的构造应力值。以下分别是该区5′×5′分辨率DTM 图、重力总水平 梯度图和地表、20公里、40公里深度构造应力场图。 2.2利用重力垂线偏差计算华北地区构造应力场 利用上述同样DTM 数据、重力场模型和软件计算南北垂线偏差 ξ和东西垂线偏差η，然后计算重力垂线偏差u 。根据公式（4）进一步 计算得到该区构造应力值。以下分别是利用垂线偏差计算得到的华北 地区重力总水平梯度图和地表构造应力场图。3分析和讨论 图1华北地区DTM 图（单位：m ）图 2 华北地区重力总水平梯度矢量图（单位：E ） 图3华北地区重力总水平梯度等值线图（单位：E ）图4华北地区地表构造应力场矢量图（单位：MPa ） ○科教前沿○
温度应力
3.2 温度应力计算 在热力管线的高温作用下，衬砌和围岩都会有应力和位移的产生，因此可以分开进行分析，然后再根据接触面上的变形连续条件求出接触面上的约束力，即围岩和衬砌之间的约束作用力。衬砌的总温度应力等于衬砌自身的应力加上衬砌与围岩的约束力。 3.2.1 衬砌自身应力 根据弹性力学的平面应变问题，可以求出衬砌自身的弹性温度应力： 在衬砌与围岩接触面上的衬砌径向位移为：
3.2.2 弹性约束应力 上面计算衬砌的自身应力时没有考虑接触面上的约束力，但是由于围岩和衬砌变形不一致，存在压应力，可以假定为P。 根据著名的拉梅公式，在外力作用下，衬砌的径向应力计算如下：
则总的温度应力为： 3.3 徐变温度应力计算 徐变温度应力的计算思路与温度应力的计算思路一致，先计算混凝土自身的徐变温度应力，然后计算接触面的约束力，最后将力进行叠加得到衬砌的徐变温度应力。 3.3.1 衬砌自身徐变温度应力 根据朱伯芳的推导，圆形隧道衬砌自身弹性徐变温度应力的计算公式如下：
3.3.2徐变约束应力 衬砌徐变约束应力的计算公式如下： 隧道衬砌温度应力的有限元分析 由于隧道内二次衬砌表面温度及二次衬砌背后一定深度的围岩体温度差的存在，在混凝土衬砌内部会产生压应力，表面会产生拉应力。而大温度梯度会引起较大的表面拉应力或者收缩应力，可能会在混凝土表面产生表面裂缝或收缩裂缝，对衬砌结构带来严重的危害。因此，在隧道衬砌设计与施工中有必要对考虑温度影响下的隧道衬砌受力规律进行分析研究。 利用平面应变假定、变分法和最小势能原理，分析围岩和衬砌在其自重以及衬砌内外温差作用下的变形和应力分布。
地壳动力学在石油开发中的应用_四_构造应力场与石油勘探
地壳动力学在石油开发中的应用 ———(四)构造应力场与石油勘探 安 欧 (中国地震局地壳应力研究所 北京 100085) 摘要 本文综述了构造应力场在石油勘探中的应用,包括油田应力测算、成藏构造分析、裂缝分布估测、有利应力区划等,这些正是分析形成油藏的诸因素,用地壳动力学的理论对认识石油生、运、储系统以及油藏的形成帮助我们找到更多的高产油田。 一、油田应力测算 11构造应力场测量 (1)古构造应力测量 要分析测区石油在地质时期的生成、运移、储集规律,须测量该时期的古构造应力场。裂面擦痕法可用来测量古构造应力场中主应力大小和方向。若地区的地形高差小,剪裂面上的擦痕产状受后来构造运动的影响不大,则由区内露头和定向岩心上同一地质时期形成的剪裂面上擦痕方向的统计,可求得裂面形成时期构造应力主分量的方向和大小。 把地理坐标系O 2X YZ 的原点O 取在剪裂面上,X 轴向东,Y 轴向北,Z 轴铅直向上(图1)。图1 岩体剪裂面上盘单位滑动矢量方向在下盘裂面上的几何表示剪裂面的方位用单位法向矢量n 表示,n 在水平面上投影的指向为倾向,用与X 轴的夹角θn 表 示,从X 轴到此投影以逆时针方向为正;n 与水平 面的夹角 综述与评述 收稿日期:2006-09-19;修回日期:2006-12-11. 基金项目:国家“973”项目“高效天然气藏形成分布与凝析、低效气藏经济开发的基础研究”(编号:2001CB209103)资助.作者简介:张乐(1979-),男,新疆阜康人,在读博士,主要从事沉积学、层序地层学及油气成藏机理研究.E -mail :z han gleu pc @https://www.360docs.net/doc/9010859253.html, . 构造应力与油气成藏关系 张 乐1,2,3,姜在兴3,郭振廷4 (1.中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室,北京100083; 2.北京市国土资源信息 开发研究重点实验室,北京100083; 3.中国地质大学能源学院,北京100083; 4.胜利油田弧岛采油厂地质所,山东东营257231) 摘要:总结了构造应力对油气生成、运移、聚集及分布等方面的影响。指出构造应力与油气成藏关系密切,其不仅能形成断层和裂缝等油气运移通道,还能形成各种构造圈闭,同时也可直接引发油气运移,是油气运移的主要驱动力;构造应力与孔隙流体压力有相关性,油气从强压应力区向张应力区运移,张应力区是油气的最佳聚集区;构造应力对油气藏的形成既可以起到积极作用,也可以对其起破坏作用;构造应力还可为有机质向烃类转化提供能量。关键词:构造应力;油气藏;油气运移聚集;油气分布 中图分类号:TE121 文献标识码:A 文章编号:1672-1926(2007)01-0032-05 传统的油气地质学理论认为,油气运移的动力主要是浮力、水动力以及异常地层压力;毛细管力一般为油气运移的阻力,其决定了油气二次运移的方向和聚集场所的流体势分布。人们也认识到构造应力对油气运聚有重要的影响,但对构造应力在油气生成、运聚成藏和分布等方面的作用机理尚认识不足。在许多情况下,油气运移聚集受构造应力场的控制[1-5] 。构造应力是形成异常高压的重要因素,构造应力产生的热效应对油气生成也有影响。构造应力是各种地质现象与地质过程形成发展的主要动力来源,构造应力场的发展演化不仅控制了含油气盆地的形成和盆地内构造的形成及分布,还影响生、储、盖层的发育及油气生成、运移、聚集过程。因此,构造应力与油气成藏、油气勘探开发有密切关系,许多学者在这方面进行了较深入的研究,并取得了丰硕的成果。 1 构造应力与油气生成的关系 构造应力通常是指导致构造运动、产生构造形变、形成各种构造形迹的应力。在油田应力场研究中,构造应力常指由于构造运动引起的地应力的增量[6]。地应力主要由重力应力、构造应力和流体压力 等几种应力耦合而成。 1.1 概述 构造应力在油气形成过程中,可为有机质的热演化和转化提供能量,从而促进有机质向烃类转化。现代石油地质理论已经证实,热量在导致有机质发生热降解并生成石油范畴的烃类过程中具有决定性作用。构造应力是地壳中最为活跃的能量之一,其产生的能量已为地壳中岩层的各种变形所证实。索洛维耶夫等指出,由构造变形转变而来的机械能是构造变形过程中补充放热的主要原因。机械能可转化成热能,在强烈挤压带,这种热能特别大。其表现形式是: 沿断裂面的摩擦热; 可塑性变形时内部的摩擦热; 应力松驰时的弹性变形热。此外,在构造变形速率极快的情况下,放热发生得更快,并可使围岩的温度大幅度升高,这己被现代地震观测所证实[7-9] 。据钟建华等[3] 对我国湘西沪溪县白沙含油瘤状灰岩的研究发现在野外手标本和室内显微镜薄片中,石油仅分布在剪切破碎带内瘤状灰岩中,而与其相邻的、未受剪切破碎的非瘤状灰岩中却未见石油,从而认为该区剪切作用导致矿物等固体颗粒旋转、位错或断裂,因彼此摩擦或晶格断裂而产生热量,为有机源岩生油提供了附加热能,促使有机质转化为 第18卷1期 2007年2月 天然气地球科学 NAT URAL GAS GEOSCIENCE Vol.18No.1Feb. 2007构造应力与油气成藏关系