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地应力是赋存于岩体中的自然应力,其不仅是地质环境与地壳稳定性评价,也是地质工程设计和施工的重要资料之一。随着我国交通、水利水电、核废料存储、石油和矿山等行业的发展,人类在地壳上活动空间的广度和深度不断发展,地应力对工程和科研的影响和作用日益显著。现我国已积累了大量的地应力实测数据和工程实例,为研究我国大陆浅层地壳地应力场分布规律及工程扰动特征,本文基于我国大陆及邻区的地质架构、震源机制解和大地形变场等特征,分析了我国大陆及邻区现代构造应力场特征,通过收集大量的地应力实测资料,系统研究了我国大陆地区浅层地壳实测地应力的分布规律,另以三峡永久船闸和大岗山地下厂房为工程背景,通过开挖全过程数值仿真,研究了深挖岩坡和大型地下洞室开挖地应力场的工程扰动特征,主要研究工作和成果体现在以下几个方面:(1)总结分析了各种地应力测定方法的优缺点和适用性,从岩体的非均匀性、测定方法本身以及地质力学的角度,研究了不同方法间测定结果的差异,形成对地应力测定方法及其结果的科学评价体系。(2)针对原生裂隙重张试验确定裂隙法向应力精度高,并可进行大尺度三维地应力测量,但当原生裂隙间距大时,应考虑应力梯度的问题。研究了考虑应力梯度的原生裂隙水压致裂法三维地应力测量,基于地应力沿埋深的分布规律,简化出单孔的线性应力梯度形式及区域应力场的全应力张量表述,推导了基于遗传算法和最小二乘法的计算过程,并首次在国内工程中得到了运用。(3)通过总结中国大陆及邻区地壳的形成演化、岩石圈结构、断裂体系分布和板块活动等特征,分析了我国大陆及邻区的现代地质架构特征。并根据我国大陆及邻区的震源机制解和大地形变的已有研究成果,系统分析了我国大陆及邻区的现代构造应力场特征和动力学特性。(4)通过收集大量的地应力实测数据和相关资料,分析了我国大陆地区实测地应力的应力方向分布规律。根据我国400多个钻孔的实测地应力数据建立了数据库,筛选了受地形地貌和局部地质条件影响小的约450组数据作为统计样本,研究了我国大陆浅层地壳实测地应力沿埋深的分布规律。建立了我国大陆地区垂直应力σv、最大水平主应力σH和最小水平主应力σh随埋深的散点分布图,建立了(σH+σh)/2σv、σH/σh、σH/σv、σh/σv随埋深分布的散点图,并进行了相应的统计分析,系统研究了我国大陆地区实测地应力沿埋深的分布规律。(5)基于所建立的地应力实测数据库,按地质成因分类,岩浆岩选取了111组数据,沉积岩选取了232组,变质岩选取了70组,建立了岩浆岩、沉积岩和变质岩地应力沿埋深的各种散点分布图,研究了不同岩性的地应力分布规律,及岩性变化对地应力的影响。筛选带有弹性模量的地应力的实测数据,研究了弹性模量随埋深的变化规律,并研究了弹性模量与应力量值的关系,以及对σH、σh和σv的影响。(6)研究了现今地应力的组成,结合地应力沿埋深的分布及孔隙水、温度、地表地质作用等对地应力的影响规律,在侧向约束应力状态的基础上,探讨了考虑多因素的地应力估算模型。(7)以三峡水利枢纽和大岗山水电工程为实例,利用震源机制解、水系形态分布、断层擦痕等分析了工程区域地应力场,基于工程区及邻区实测地应力结果,并结合工程区地应力场反演,研究了大型工程区的地应力场分布特征、影响因素。并从地质力学的角度,研究了区域与工程区地应力场的联系与差异。(8)以三峡永久船闸高边坡和大岗山地下厂房工为工程背景,对深挖岩质高边坡和大型地下洞室开挖周边岩体的应力场、变形场和塑性破坏区的分布特征和变化规律,进行了全过程数值仿真研究。根据工程开挖后的应力场扰动特征,提出了将应力场分为应力强扰动区、应力弱扰动区和应力未扰动区三个区。探讨了根据周边岩体的I1、J2、Lode参数、应力量值的变化规律,进行地应力场工程扰动分区,并分析了其工程意义。