一、储层应力敏感性机理
（一）岩石变形机制
岩石由固体骨架颗粒和粒间孔隙构成，岩石变形实际上是通过骨架颗粒的变形和排列方式的改变来实现的。岩石存在两种基本的变形机制，即本体变形和结构变形。岩石的实际变形是这两种基本变形的各种组合[112-115]。
1.本体变形
所谓本体变形，是指因骨架颗粒本身的变形而导致的岩石整体变形。在本体变形过程中，骨架颗粒的排列方式并不发生变化，变化的是骨架颗粒自身的体积（图4-4-18）。骨架颗粒的变形是由于颗粒本身的应力，即骨架应力的变化所致，骨架应力决定岩石的本体变形。用εp表示岩石的本体应变，用σs表示骨架应力，则应力～应变关系为εp=f（σs）。
图4-4-18 岩石本体变形示意图
2.结构变形
所谓结构变形，是指因骨架颗粒排列方式的改变而导致的岩石整体变形。在结构变形过程中，骨架颗粒的体积并不发生变化，变化的是骨架颗粒的排列方式（图4-4-19）。岩石的变形量与骨架颗粒之间的相对移动有关，而骨架颗粒之间的相对位移是由于颗粒之间的接触应力变化所致。接触应力决定岩石的结构变形，若用εs表示岩石的结构变形，用σc表示骨架之间的接触应力，则应力～应变关系为εs=f（σc）。骨架应力与接触应力不仅存在数值上的巨大差别，其物理意义也完全不同（图4-4-20）。
图4-4-19 岩石结构变形示意图
图4-4-20 骨架应力和接触应力示意图
岩石的本体变形是由于骨架颗粒的变形所致，这种变形属于弹性变形范畴，应力卸除后变形可以恢复，是可逆变形。岩石的结构变形是由于岩石的结构变化，即岩石骨架颗粒排列方式的改变所致，这种变形属于塑性变形范畴，在应力卸除后不能恢复，是不可逆的。
疏松岩石或者土介质以结构变形为主，应力作用使得颗粒由松散排列趋于紧凑排列。应力卸除后，颗粒的排列方式不能由紧凑排列恢复到疏松排列。因而岩石的结构变形是不可逆的。结构变形实际是一种破坏，因为骨架颗粒的接触处是应力最为集中的地方，也是最容易发生破坏的地方。
油气藏岩石一般属于致密介质，致密介质的变形以本体变形为主，应力作用使得岩石和岩石颗粒体积受到压缩。应力卸除，颗粒体积由膨胀恢复到原始状态，因而岩石的本体变形是一种可逆的弹性变形。压缩弹性变形过程中骨架颗粒的排列不发生变化，岩石体积、岩石孔隙体积和岩石骨架体积同步增大或者减小，岩石的孔隙度基本不发生变化。
实验中发现，有效应力增加过程中渗透率变化比有效应力降低过程渗透率变化大。在相同的净覆压力下，有效应力增加过程的渗透率值比有效应力降低过程的渗透率值高。造成这种结果的原因主要有两个方面：一是虽然发生的变形以本体变形为主，但仍然存在一定事实上的结构变形；二是如果实验前岩心老化不充分，也会导致初始渗透率偏大的假象。
（二）岩石有效应力
1.terzaghi有效应力方程
terzaghi在1923年提出有效应力公式为
深层高压低渗透油田开发：以东濮凹陷文东油田沙三段油藏为例
式中： 为有效应力；σ为上覆岩层压力；p为孔隙压力。
该公式对疏松地层的应用可以得到满意的结果，但对于地下致密岩层，其计算结果不够准确。
岩石是一种不同于普通固体材料的多孔介质，岩石由大量的固体颗粒和粒间孔隙构成，无论是颗粒、还是孔隙，其空间几何形态都特别复杂，复杂到难以用数学方法进行精确描述。通常情况下，岩石的孔隙都饱和了流体，这就使得岩石的受力状态变得更为复杂。与普通固体材料不同，岩石通常受到外部应力（围压σ）和内部应力（孔隙压力p）的共同作用。复杂的应力状态使得固体力学的许多理论不能直接应用于岩石力学研究。若要应用固体力学理论解决岩石力学问题，必须通过某种方法简化岩石的应力状态，进而求得岩石在地层条件下的有效应力。
与岩石的两种变形机制相对应，岩石存在两个有效应力：本体有效应力和结构有效应力。本体有效应力决定岩石的本体变形，研究岩石的本体应变行为应采用本体有效应力。结构有效应力决定岩石的结构变形即岩石的破坏，研究岩石的结构应变行为（包括岩石的破坏）应采用结构有效应力。
2.本体有效应力
岩石除了受外应力和内应力作用之外，在连续介质意义上岩石中任一点还存在骨架应力（σs）。但是，骨架应力（σs）并不是孤立存在的，它是岩石内、外应力作用的结果，即σs是σ和p的函数。根据公式，岩石是否产生本体变形取决干σs，与σ和p的大小没有直接关系。因此，只要知道了σs，就能确定岩石的本体应变行为。然而，σs是不可测量的，它必须通过一定的计算得出。
图4-4-21为岩石剖面图，在任一截面oo′上部岩石的外应力为σ，外应力作用面积为a。因此，岩石受到的总外力为σa。oo′面下部的骨架应力为σs，骨架应力的作用面积为（1－φ）a，骨架对oo′面的总作用力为σ（1－φa。oo′面下部的孔隙压力为p，孔隙压力的作用面积为φ a，孔隙中流体对oo ′面的总作用力为pφa。根据力平衡原理，oo′面的上、下作用力相等：
深层高压低渗透油田开发：以东濮凹陷文东油田沙三段油藏为例
即
深层高压低渗透油田开发：以东濮凹陷文东油田沙三段油藏为例
上述方程为岩石应力关系方程。由上述方程可求出骨架应力值，再把骨架应力折算到整个岩石横截面上，得到岩石本体有效应力及本体应变量的计算方程：
深层高压低渗透油田开发：以东濮凹陷文东油田沙三段油藏为例
3.结构有效应力
接触应力决定岩石的结构变形。为确定岩石的结构变形量，必须首先计算出岩石的接触应力值。岩石骨架之间的接触应力（σc）不是独立存在的，它是岩石内、外应力作用的结果，即σc是σ和p的函数。根据计算公式，岩石是否产生结构变形取决于σc的值，与σ和p的大小没有直接关系。因此，只要知道了σc，就能确定岩石的结构应变行为。σc是不可测量的，必须通过一定的公式计算得出。
图4-4-22为岩石剖面图，在任一截面oo′上部岩石的外应力为σ，外应力的作用面积为a，因此，岩石受到的总外力为σa。任一曲面qq′下部的垂向接触应力为σc，垂向接触应力的作用面积为（1－φc）a，垂向接触应力对qq′面的总作用力为σc（1－φc）a。令qq′面趋于oo′面，根据静力平衡原理，oo′面的上部作用力和qq ′面的下部作用力相等，即满足方程：σa＝σc（1－φc）a+pφca。整理得。
图4-4-21 岩石应力关系图（i）
图4-4-22 岩石应力关系图（Ⅱ）
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将该方程求出的接触应力折算到整个岩石面积上，得到岩石的结构有效应力及结构变形量计算公式：
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结构有效应力计算公式中的φc是岩石触点孔隙度，计算公式为
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式中：ac为qq′面上岩石骨架颗粒接触面积的垂向投影面积；a为qq′面上岩石总面积的垂向投影面积。ac和a的比值为骨架的胶结程度，用符号δc表示。
触点孔隙度的数值大于（体积）孔隙度，但仍小于1：φ＜φc<1。当φc→0时，φ→0，表明岩石的孔隙特征消失，岩石趋于普通固体材料。此时，本体有效应力和结构有效应力都趋于岩石的外应力。当p→0时，表明岩石中无承压流体。此时，本体有效应力和结构有效应力也趋于岩石的外应力。当φc→1时，岩石趋于疏松状态，颗粒与颗粒间为点接触。结构有效应力为
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本体有效应力和结构有效应力是多孔介质的两个有效应力，合称为多孔介质的双重有效应力，它适用于所有的多孔介质。
深层高压低渗油藏多孔介质在巨大的上覆压力作用下已经发生了塑性变形（结构变形），颗粒与颗粒之间以紧凑方式排列，紧凑方式排列的颗粒之间一般不会发生相对位移，塑性变形（结构变形）很弱。除了结构变形外还有岩石骨架颗粒本身的变形，这部分变形同岩石的结构变形不同，是本体（弹性）变形，本体弹性变形是可以恢复的。将terzaghi有效应力方程应用到油藏工程中，就会得出增加围压和降低孔隙压力（增加的围压值与降低的孔隙压力值相等）的作用相同。而以本体变形为主的油藏工程研究的多孔介质增加围压和降低孔隙压力的作用不同，增加围压比降低孔隙压力有效应力增加明显得多。一般油藏孔隙度在10%～20%之间，故实验中以增加围压的方法模拟净覆压力增加过程夸大了实际生产中油藏的净覆压力。这也就是室内模拟与实际油藏生产的差异。
（三）围压条件储层渗透率变化机理
由渗透率（渗透率百分数）与净覆压力的关系表明：①低渗透岩石渗透率对围压比较敏感（低围压段尤为突出），岩石渗透率的降低幅度最大。随围压继续增加岩石渗透率下降幅度变缓。②低渗透岩石初始渗透率越低，随围压变化其渗透率总体下降幅度越大。
低渗透砂岩在围压作用下渗透率下降的本质是岩石的孔隙结构发生变化，引起流体渗流通道的变异和破坏。低渗透岩石孔隙结构发生变化主要与岩石孔隙结构特征和岩石骨架特征有关。
1.低渗透储层孔隙结构特征
低渗岩石孔隙结构与中、高渗岩石有较大差异。中、高渗透储层孔隙结构类型通常为大孔粗喉型，大孔隙体积占总孔隙体积的比例很大。低渗透和特低渗透储层孔隙结构通常为小孔细喉型，大孔隙体积占总孔隙体积的比例很小。文东油田沙三中储层毛管压力曲线以Ⅱ型、Ⅲ型为主（图3-2-1）。低渗岩心的有效孔隙由几何尺寸绝对值较小的孔隙组成。对岩心渗透率起主要贡献的孔道是其中相对较大的孔道。在围压增大的情况下，一旦孔道被压缩，产生微小变化，岩心的渗透率就会明显下降。相反，高渗透岩心的有效孔隙比低渗岩心高1个数量级，孔道的微小变化对岩心渗透率影响不大。根据泊谡叶毛细管渗流模型，岩石渗透率与毛细管平均半径的4次方成正比。毛细管平均半径的少量变化（例如变小）都将引起渗透率的显著变化（变小）。因此，低渗透岩石的孔隙结构变化特征是其随围压上升渗透率下降的原因之一。由文东沙三中油藏毛管压力曲线，低渗储层Ⅲ型曲线进汞饱和度对进汞压力敏感性最强，强于Ⅰ型、Ⅱ型曲线。同样的进汞压力范围，Ⅲ型孔隙结构控制的汞饱和度最低。故生产中同样的生产压差，Ⅲ型孔隙结构储层所动用的油气量最少。要想动用同样的含油气饱和度，Ⅲ型孔隙结构储层所需的生产压差大于i型、Ⅱ型。
由储层微现孔隙结构特征，低渗储层孔喉分布峰值低，分布范围宽，峰值不够尖锐。中、高渗储层大孔喉具有优势分布且峰值高，峰值分布具有绝对优势。高渗储层孔喉大小较低渗储层高一个数量级，故受应力的影响小。低渗储层因喉道分布范围宽，无优势喉道分布，故临界喉道数量较多（临界喉道，即刚刚可以渗流的孔喉）。低渗储层生产时，有效应力的微小变化都会使临界孔喉转化为无效孔喉。故低渗储层生产时应力变化快，渗透率下降快，产能下降快。
2.低渗透岩石骨架结构特征
构成岩石骨架的基本物质是碎屑颗粒和胶结物。低渗储层岩石骨架颗粒偏细、胶结物含量较高，胶结类型以基底胶结和孔隙胶结为主。低渗储层岩石骨架对渗透率的影响主要表现为两个方面：一是岩石骨架颗粒细小，比表面大；二是岩石骨架力学性质的显著特点。
（1）渗透率与岩石骨架颗粒的关系
岩石骨架颗粒越小，岩石的比表面越大。根据krumbein和monk的经验公式：
深层高压低渗透油田开发：以东濮凹陷文东油田沙三段油藏为例
式中：c为常系数，与岩石成熟度有关；d为骨架颗粒平均直径，μm;a为骨架颗粒的标准偏差；k为渗透率，10-3μm2。
岩石渗透率与平均颗粒直径的平方成正比，与颗粒的分选性成反比。在围压作用下岩石骨架颗粒有变小的趋势。因此，在围压作用下岩石渗透率趋于降低。
（2）岩石骨架力学性质
岩石受力时，骨架结构容易变异，进而引起岩石孔隙结构的变化。岩石骨架结构变异特征通常以岩石应力－应变关系曲线[116]（图4-4-23）表示。含一定量胶结物的岩石，因胶结物强度低于骨架颗粒，受力时首先发生变化。图4-4-23中oa段曲线稍向上凹表明，围压作用下胶结物结构发生变化（压实变形），颗粒间的距离相对减小，进而引起孔隙喉道缩小。oa段变形具有软塑性变形特点，围压复原后，压实和变形的胶结物不能恢复原状。oa应力－应变段反映在围压－渗透率关系曲线和围压循环－渗透率关系曲线上，渗透率下降幅度大和围压松弛后渗透率恢复率不高。
随围压增加，连结颗粒的胶结物进一步被压实，其强度趋近于岩石骨架颗粒的强度，其变形空间和程度也与岩石骨架颗粒趋于一致。图4-4-23中ab段曲线的斜率为常数或接近常数，具有弹性变形特点。在围压松弛后，岩石骨架结构变形基本可以恢复。由此可见，岩石的骨架结构特征与岩石的力学特征有关。
图4-4-23 典型应力－应变关系曲线
（3）岩石微裂缝、微孔隙低压闭合现象
图4-4-23曲线表示了大多数岩石的本构关系。对图4-4-23曲线的oa段和ab段做如下描述：
oa段——“做功硬化”阶段，该曲线向上弯曲，表明随应力的增加，应变增长速度减慢，仿佛岩石随应力增加（做功）而变硬。从微观机制来看，oa段的弯曲是由于岩石中存在的许多微孔隙和微裂隙在应力作用下闭合而造成的。另外，还存在一些软塑性矿物的压缩、压实。
ab段——线弹性阶段，ab的斜率（即岩石的有效杨氏模量）由岩石固态物质的弹性常数和包含的孔隙情况确定。
假设岩石由两类孔隙组成，一部分为易变形的软孔隙，另一部分为具有一定弹性的硬孔隙。当围压较低时，岩心内软孔隙开始变形、缩小甚至闭合。所以，该阶段岩石的渗透率显著降低，且恢复率不高。当围压进一步升高时，软孔隙变形基本结束，剩余的弹性硬孔隙在围压作用下只发生少量的弹性变形。因此，这一阶段岩石渗透率随围压升高呈线性降低，且随围压松弛可恢复。
二、请解释一下预应力构件中“内缩”“ 徐变”“ 松弛”“蠕变”几个概念。
这四种现象都会造成预应力损失，且不可恢复。一般通过合理的两端张拉或超张拉减少损失。
内缩：
预应力钢筋在锚固时，由于钢筋在锚具中内缩滑移会产生预应力损失。计算这项损失时，只考虑张拉端，不考虑锚固端，因为锚固端的锚具变形等在张拉过程中已经完成。为了减少张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失，应尽量减少垫片数量，增加台座的长度。对于后张法构件采用预应力曲线钢筋时，内缩会产生反向摩擦，内缩引起的预应力损失在张拉端最大。主要通过合适的锚具和合理的张拉方法。
徐变：
混凝土由于失水和外部应力的作用，在长时间的使用过程中会发生变形。变形主要发生在受力方向。徐变导致构件缩短，产生预应力损失。由于混凝土的收缩和徐变损失一般在总的预应力损失中占的比例较大（曲线配筋，30%左右；直线配筋，60%左右），设计和施工中应尽量提高混凝土质量，增加非预应力钢筋。
松弛：
钢筋在高应力作用下，具有随时间增长而产生塑性变形的性能，因此在钢筋长度保持不变的情况下，钢筋的应力会随时间的增长不断降低。应力松弛导致预应力损失，该损失与钢筋应力的大小和应力作用时间有关。不同的钢丝、钢绞线及张拉方式有不同的公式。
蠕变：
预应力筋在应力作用下会逐渐发生形变，造成预应力损失。主要通过改进材料来提高预应力效果。
三、缓倾角张性正断层成因机理的探索
在水电建设中，对岸坡岩体的倾倒性弯折与松弛断裂现象，往往产生构造说与重力说不同形成机理的认识，黄腊石滑坡体下伏基岩中，存有顺坡向、盲性、缓倾角张性正断层，对其形成机理，亦产生不同说法，黄腊石滑坡的勘测与科研，深入仔细而全面，为问题作出正确的科学判断，夯实了完美的基础。兹介绍如下。
4.4.2.1 重力形成说的不足
重力说认为，黄腊石区为逆向坡，又为软硬相间岩层，其中挠曲与层间错动发育，边坡具易变形的物质基础;区内除小的ew向断层外，sn向断层，使其又具易变形的边界条件;长江下切形成侧向卸荷高坡，在侧向回弹松弛与重力的长期作用，产生岩体拉张与倾倒弯曲，原有断裂与层间错动，进一步扩展与拉张。在1号平洞中，岩体松弛变形的水平深达215m，垂直深达100m。经铁道部第二设计院、长江水利委员会设计院的数值分析，得在边坡垂直深100m范围，最大主压应力方向与边坡倾向斜面近于平行，坡脚处的压应力为1mpa，缓倾角断层岩桥处，应力增高为2.5mpa。此应力值不会破坏岩体，也不能使缓倾断层上盘岩体抬升扩张。应有叠加力量使产生后期改造。
4.4.2.2 后期构造作用改造的探索未获有力论证
对盲性的缓倾角张性正断层的形成机理，必然考虑后期构造作用的改造影响，为此长江水利委员会三峡勘察总队委托中国地质大学，进行本区缓倾角断裂的显微构造研究，以求证实。
(1)缓倾角断裂的显微构造研究:吴树仁、晏同珍、吴光等采用宏微结合方法，在宏观变形研究基础上，对缓倾角断层作系统取样，采用多种手段研究其微观构造特性，其成果刊于湖北省暨武汉岩石力学与工程学会1992年5月第四次学术会议论文集。摘编如下:
断层角砾岩。角砾主要是原岩和方解石碎块，棱角分明，大小不均。仅角砾之间略具胶结，呈半成岩状态，胶结疏松，胶结物为钙质和粘土质，角砾和胶结物均为断裂改造时原岩被就地碾碎的物质，反映断层位移量小，活动时代较新。
断层泥。断层在运动中搓碾摩擦，产生断层泥。新活动的断层易形成和保留断层泥，老断层常脱水转化为碎粉岩。微观分析，碎粒含量20%左右为含碎粒的碎粉岩，碎粒与碎粉成分为母岩与方解石微晶体。断层泥经差热分析，其粘土矿物没有明显的矿物变异和元素迁移。说明断层改造发生在温压低的地壳表层环境。
微裂缝。缓倾断裂带中微裂隙极其发育，计ew向、sn向、ne50°三组，以ew向最为发育，镜下其最大密度1mm有5条，显张性，充填方解石。构造张性脉中方解石纤维生长方向为ew，定其最大主应力方向为ew。ew向裂隙中早期方解石脉破裂发育e双晶，晚期方解石脉基本未变形，显多次活动特性。ew向微裂隙，明显切割了sn向微裂隙，其水平错距为1mm。说明ew向微裂隙活动形成期最晚。
变形矿物的显微构造。微裂隙中脉方解石，在变形过程发生破裂和晶内滑移，形成方解石e双晶，众多岩石样品光性薄片镜下的方解石e双晶统计，一组的发生率小于30%，二组的发生率小于20%，根据jamison等(1976)建立的经验公式，用不同组的e双晶进行差异应力估算，得本滑坡正断裂活动的差异应力为30～50mpa。
变形矿物的位错构造。用透射电镜进行微裂隙方解石脉的超微观位错分析，并与北侧宝塔河煤矿区，ew向区域断裂f6断层中石英超微观位错分析对比，以助判别形成机理。
变形矿物晶体内的游离位错分布不均。无稳态蠕变特征。其密度方解石脉为106～108条/cm2。变形石英为107～109条/cm2。用以计算断层活动最强一次的差异应力，得缓倾断层为50mpa，与用e双晶估算基本一致。区域陡倾断层f6为133.7mpa。在变形中，位错滑移到相同移滑面，形成高密度排列的位错壁。由不同方向位错壁围成的域叫亚颗粒。位错壁与亚颗粒，是中高温型塑变的位错构造类型。本研究中只有f6断层中变形的变形石英内，具有少量位错壁。表明f6与滑坡区缓倾角断层的变形机理不同。
在低温变形环境中，常见不同方向的位移线，相互交叉成位错网。随变形增强，不同方向的位错线缠绕在一起，成为位错缠结，形成局部很高的位错密度。易发生脆性破裂而释放作用能。
初步认识、滑坡区的缓倾角张性正断层是近代在地表浅层低温低压环境下，产生脆性破裂的再造变形，其活动的最强差异应力为50mpa，与区域性构造断裂的形成机理有明显差异。但以镜下构造张性脉中的方解石纤维生长方向为ew，判定主应力场为ew，与近代新构造应力场方向一致，似为新构造作用的派生断裂。
(2)构造再造的时空分析:滑坡区原低序次压剪性小断层。经后期近地表低温低压脆断破坏，改造为张性正断层，其变化应遵循基本原理与规律，先从时空研究进行判断。
区内构造运动情况及其特性。经国家地震局审查1990年6月湖北省地震局提出本工程区域的专项地震研究报告，其中构造部分指出，燕山运动是本区地史上极为重要的构造运动，在sn向水平挤压力场的强烈作用下，使盖层与古老地块产生强烈的褶皱与断裂。自晚白垩世，区内主应力场发生改变，运动由挤压转为拉伸，产生大面积的抬升与沉降的断块运动。形成一些长条状的地堑洼地。新构造运动基本继承前期运动的特点，在升降同时伴有老断裂继承性活动，以sn向的活动较明显，ne、nw向次之，近ew向则相对逊色，新生的断裂活动极其微弱。三峡地区的新构造运动是大面积上升，发育三期五级夷平面，多层喀斯特地貌与多级河流阶地。
峡区阶地与地形相关变化。三峡地区、自重庆至宜昌，沿江有发育情况不等的6级阶地。宜昌发育较全，其Ⅰ—Ⅵ级阶地，经14c测定，其年龄为1、2.5、9、42、73、110万年，重庆有5级阶地，其Ⅰ级阶地年龄与宜昌Ⅱ级阶地相当，应为Ⅱ—Ⅵ级阶地，黄腊石滑坡区附近，仅巴东西渡口有Ⅰ级阶地外，无其他阶地，但本区距下游42km的新滩处，有Ⅰ—Ⅳ级阶地，距上游56km的巫山有Ⅱ—Ⅳ级阶地，按自然坡降进行上下游相应各级阶地的连线，求出滑坡区与各级阶地相应的地面高程为95、114、147、187、207、238m，其对应年龄为1、2.5、9、42、73、110万年。据许学汉先生著的《新构造研究与应用》，李兴唐等先生所著《区域地壳稳定研究理论与方法》二书中，有如下的论述，110万年的元谋运动，滇中抬升，攀西裂谷下陷，使金-雅水系南流受阻，形成攀西河湖环境，沉积了下昔格达层沉积。50～70.3万年与20～50万年，再次产生升降，沉积了上昔格达层和类昔格达层。据韩文峰等(1993)论述，14×104a前的构造抬升，使青藏高原隆升达千米。(3～5)×104a的活动，使柴达木盆地发生了巨大的构造改变。1×104a前的运动，黄河袭夺了若尔盖盆地。西部上述间歇抬升地质事件，在本区反映为对应的6级阶地。
缓倾断层的再造演绎。2号洞内缓倾角的f48断层，初次再造发生于(64.5～71.1)×104a，再后为15×104a，4.65×104a，拉张缝中的破碎方解石年龄为1.2×104a，洞口地形，形成于110×104a以前，表明在边坡形成后，断层不断产生再造演变。
(3)问题:压剪性缓倾断层再造为张性正断层，是浅表层低温低压环境下产生。河溪蚀切后的突出部分，是ew向平板面上不连续的载体，不具有ew向传力特性。构造作用所产生的形变，以深部为显，低序次形变应与深部有关联。仅在表层载体性部位形成增强反映，与自然规律欠相应的协调论据。用地震说亦不能解释其态势特征与发展。详细勘探与科研成果，不能获构造作用所产生的证实效果。
4.4.2.3 匿能---温差应力现成为探索缓倾角断层再造的又一思路
由于过去未注意其影响，所以勘探与科研监测中，未注意搜集其有关信息与参数。现只能运用书本上的经验数据进行探索。
(1)计算公式与参数:本书所述温差应力是指温度下降，岩体不同深度间温差形成的差应力。因冷锋自表向内传播，冷缩所形成的拉应力是向表层向上部，这是反应力应变问题。应变中岩体力学参数不断劣化，须依据实际情况确定，并应掌握其特异的各向异性特点。据此采用1.17式进行求解。其式为:
反应力应变岩石力学在工程中应用
式中:σ'x、σ'y、σ'z为物理方程的应变方程，以与热应力方程σx、σy、σz区别。бtr代表仅有z向时间维影响的拉应力。ν为泊松系数，本滑坍堆体积的ν=0.38～0.5，松弛变形岩体ν=0.3～0.47。бtrl代表z向有时间维与垂直边坡面的尺度维影响的拉应力。本处无应力方程所需参数，故采用1.12式，即σttl=βeΔt求其拉应力。
表4.2 本区岩体变形参数及热应力系数
因无相关热力学参数的试验研究成果，只有采用表1.3的经验值，依据表1.3、结合本区情况建立表4.2。依据表4.2，估算出本区计算时等效的岩体变形参数与热力学应力系数值。如表4.3。
表4.3 等效岩体变形参数与热应力系数
(2)重力与可能最大的温差应力:计算背景:在缓倾角张性正断层上盘，为坍滑堆积体和松弛变形扰动岩体，其容重为2.0t/m3与2.5t/m3。本区年度平均温度为18℃，其埋深应在松弛扰动岩体之下。故研究区域全在变温带中，岩体中每变化1℃的深度差，坍滑堆积体约为3.0～3.1m，松弛扰动岩体约为5.5～6.5m。各类岩体厚度，依据1、2、3号洞查明，堆积体水平长为49～50m，边坡坡度按平均30°，则垂直边坡厚度为24.5～25m，其最大温差为8℃。松弛岩体水平长50～52m，垂直边坡厚为25～26m，其最大温差为4℃。但1号洞中水平长97m，垂直边坡厚41m，其温度差为6.3℃。本区边坡坡度为25°～37°，对各处岩体垂直厚度影响较大，须依据实际确定变化范围。断层上盘岩体自重按h1γ1+h2γ2式求算，温差应力按β1e1Δt1+β2e2Δt2求算，其成果如下表4.4。
表4.4 重力与可能最大的温差应力
(3)断层面上辏力演绎与其端部集中应力:因地形坡度变化，断层面上由冷缩拉张力与重力形成指向差异的向外拉伸合力，而不同指向的拉伸合力又形成统一合力，成为拉剪性拉平势场力。因断层面不具抗拉特性，故拉张力向断层端部集中，此集中应力值，按:
反应力应变岩石力学在工程中应用
式中σltw为深度尺度维值与w重力合力所形成张性拉剪力。l为断层长度，经洞孔勘测控制其长约100m左右。其式求解成果如表4.5。
表4.5 缓倾角断层应变研究成果
所得断层端部集中应力与自重力值，所形成的差异应力与微构造研究的30～50mpa差异应力值一致，获证实结果，由表向内随季节变化产生的温变，深部明显滞后，故一般达最大可能的温差应力，历时短而少，只有特殊气候条件如冰期，才会有明显影响，亦阐明其活动具有间歇活跃特性。sn向拉剪力，产生ew向张缝，其中充填方解石纤维亦ew增长，可解释为ew向主应力作用的误解。
堆积体中当温变很快，上下间温差达20℃时，其冷缩拉张力为0.54mpa，仰角65°，其重力为0.48mpa，则合力为0.23mpa，仰角0.5°，是较标准的拉平势场力。此力大于松散岩体抗拉强度，会产生平行边坡走向的张缝，雨水下渗、形成叠加的动、静水压力与加大的温差应力，增长对稳定不利影响，边坡稳定分析中应注意这一重要因子。
(4)匿动力分析小结:温差应力这一为人所忽视的匿动力，是形成缓倾张性正断层的主导作用，依据书本资料，参照工程实际，定出计算参数，结合断层背景条件，逐条断层核算，获与隐微构造分析一致的成果，得理想的证实效果。
