第二章 地壳岩体的天然应力状态
地壳岩体的天然应力状态分析课件
天然应力研究的方法
01
实验岩石力学法
02
应力解除法
03
应力恢复法
04
地震法
地壳岩体的应力分布
水平应力分布
水平应力分布在地壳岩体中起着重要的作用，它受到地壳运动、重力、温度和构造 应力的影响。
水平应力通常表现为最大和最小主应力的形式，它们在岩体中以不同的方式分布， 并影响着岩体的变形和破坏。
水平应力的分布规律可以通过地质调查、钻孔和地应力测量等方法进行研究和评估。
地壳岩体的天然应力状态分析课件
目录
• 地壳岩体的应力分布 • 岩体的应力状态与工程稳定性 • 天然应力的测量与监测 • 地壳岩体的天然应力状态分析实例 • 天然应力状态对工程的影响与应对策略
引言
天然应力的概念 01 02
天然应力研究的重要性
天然应力研究有助于预测和防治地质 灾害，保护人民生命财产安全。
天然应力状态对工程的影响 与应对策略
天然应力状态对工程的影响
结构稳定性 施工难度 工程安全性
工程应对天然应力状态的策略
勘察与监测
01
加固与防护
02
优化施工方法
03
未来研究方向与展望
智能化监测技术
利用物联网、大数据等先进技术，实现岩体应力状态的实时监测 和预警。
数值模拟与预测
发展更精确的数值模拟方法，预测岩体应力的变化趋势，为工程 设计和安全评估提供依据。
跨学科合作
加强地质工程、岩石力学、计算机科学等跨学科的合作，共同推 进地壳岩体天然应力状态的研究和应用。
高应力状态下岩体容易发生失稳和破坏，对工程安全构成威胁。
工程破坏的预测和预防
通过监测和分析岩体的应力状态，可以预测工程破坏的可能性，并采取相应的预 防措施。
《岩体力学》第二章岩块和岩体的地质特征
第二章岩块和岩体的地质特征第一节概述岩体与岩块本质的区别：①岩体中存在有各种各样的结构面；②不同于自重应力（场）的天然应力场和地下水。
第二节岩块一、岩块的物质组成（substance composition）1．岩块（rock or rock block）指不含显著结构面的岩石块体，是构成岩体的最小岩石单元。
国内外，有些学者又称为结构体（structural element）、岩石材料（rock material）及完整岩石（intact rock）等等。
2．岩石（rock）具有一定结构构造的矿物（含结晶和非结晶的）集合体。
3．岩块的力学性质一般取决于组成岩块的矿物成分及其相对含量。
造岩矿物五大类：含氧盐、氧化物及氢氧化物、卤化物、硫化物、自然元素。
其中，含氧盐中的硅酸盐、碳酸盐及氧化物类矿物最常见，构成99.9%的岩石。
（1）硅酸盐类矿物：长石、辉石、角闪石、橄榄石及云母和粘土矿物等。
①长石、辉石、角闪石和橄榄石，硬度大，呈粒、柱状晶形，如含此类矿物多的岩石：花岗岩、闪长岩及玄武岩等，强度高，抗变形性能好。
多生成于高温环境，易风化成高岭石、水云母等，无以橄榄石的基性斜长石等抗风化能力最差，长石、角闪石次之。
②粘土矿物：属层状硅酸盐类矿物，主要有高岭石、水云母（伊利石）和蒙脱石三类，具薄片状或鳞片状构造，硬度小。
含此类矿物多的岩石如粘土岩、粘土质岩，物理力学性质差，并具有不同程度的胀缩性。
（2）碳酸盐类矿物是石灰岩和白云岩类的主要造岩矿物。
岩石的物理力学性质取决于岩石中CaCO及酸不3溶物的含量。
CaCO含量↑，如纯灰岩、白云岩等强度高，抗变形和抗风化性能比较好；3泥质含量↑，如泥质灰岩、泥灰岩等，力学性质较差；硅质含量↑，岩石性质将娈好。
碳酸盐类岩体中，常发育岩溶现象。
（3）氧化物类矿物以石英最常见，是地壳岩石的主要造岩矿物。
硬度大，化学性质稳定。
石英↑，岩块的强度和抗变形性能明显增强。
4．岩块的矿物组成与岩石的成因及类型密切相关（1）岩浆岩：多以硬度大的粒柱状硅酸盐、石英等矿物为主，物理力学性质一般很好。
原岩应力及其分布
③
岩体中的构造应力具有明显的方向性，最大
水平主应力和最小水平主应力之值一般相差较大。
④ 构造应力在坚硬岩层中出现一般比较普遍，
在软岩中贮存构造应力很少。
正断层
逆断层
平推断层
岩脉
褶皱
由地质特征推断构造应力方向的平面图
2 1 1 2 2 2 H 2 3E 1
由以上两式可知，岩体中积聚的弹性能与应力 状态有关，并随着开采深度的增加，与开采深度的 平方成正比关系增长。
应当指出，采矿活动破坏原岩应力状态，在岩
硐周围岩体内形成应力集中，应力集中系数k=3～5，
高应力导致岩体内积聚的弹性能增长数倍。这种大 量能量的突然释放，将产生矿山动压现象。
（四）讨论
由上述关系式可得以下几个主要结论：
①在双向等压应力场中，圆孔周边全处于压缩应力状态。
②应力大小与弹性常数E、μ 无关。
③ σ t、σ r的分布和角度无关，皆为主应力，即切向和径向平 面均为主平面。 ④双向等压应力场中孔周边的切向应力为最大应力，其最大应 力集中系数K=2，且与孔径的大小无关。当σt=2γH超过孔周 边围岩的弹性限时，围岩将进入塑性状态。
岩石的泊松比为0.2～0.3， ＝0.25～0.43。 1 2、静水应力状态假说：在埋藏较深条件下，垂直压 应力相当大，岩石呈现明显的塑性 ＝ 1.0 H
1
1
z
x
y
二.构造应力
构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引 起的应力，岩体构造应力可以分为现代构造应 力和地质构造残余应力。前者是指正在经受地
第2章 地壳岩体的天然应力状态
河谷下切所引起的应力变 化有以下几条规律： ⑴主应力方向在河谷临空 面附近发生明显的变化：最大 主应力与临空面近于平行，而 最小主应力则与之近于垂直。 ⑵最大主应力由内向外逐 渐增大，至临空面达到最大 值，而最小主应力则恰好相 反，即由内向外逐渐减少，至 临空面处变为零，有时甚至出 现拉应力。与此相联系，剪应 力在临空面附近，特别是在下 部坡脚处，分布于 喜马拉雅 山前缘一 带，其主 要特点是 两个水平 主应力均 大于垂直 主应力。
（σ3垂直， σ1和σ2水平）
②潜在走 滑型应力状态 区主要分布于 我国中西部广 大地区，其主 要特点是只有 一个水平主应 力大于垂直主 应力，具中等 挤压区的特征。 。
（σ2垂直， σ1和σ3水平）
2.3 我国地应力场的空间分布及随时间变化 的规律
2.3.1 地应力场的空间分布及其与板块运动的关系
2.3.1.1我国地应力场的空间分布特点 （1）各地最大主应力的发育呈明显的规律性 各地的 σ1 方向均与由各该点向我国的察隅和巴基 斯坦的伊斯兰堡联线所构成的夹角等分线方向相吻合或 相近似，仅在两侧边缘地带略有偏转，即东侧向顺时针 偏转，西侧向逆时针偏转。 （2） 三向应力状态及其所决定的 现代构造活动类 型呈有规律的空间分布：
第二章 地壳岩体的天然应力状态
2.1 基本概念及研究定义
2.1.1 岩体应力的一些基本概念
地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的， 主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩 体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力 状态，常称为天然应力或初始应力。 人类从事工程活动，在岩体天然应力场内，因挖除部 分岩体或增加结构面而引起的应力，称为感生应力。
(a)
可见地表卸荷在增大侵入岩体内水平应力方面起了重 要作用。但卸荷作用在岩体内造成的高水平应力不具方向 性，即σx=σy，所以与构造作用造成的各向不等的高水平 应力区区别明显。
岩体天然应力状态
地壳表层地应力状态
二、河谷侵蚀侧向卸荷
河谷下切或边坡开挖过程中，随着 边坡侧向应力的解除（卸荷），边坡产 生回弹变形，边坡应力产生相应的调整， 其结果是在边坡一定深度范围内形成二 次应力场。
地壳表层高地应力区及其地质地貌标志
一、天然条件下
1.隆爆现象 隆爆（POP-UP） 地表岩体中的一种“类 构造”现象。表现为长的隆褶或类似于 低角度逆断层的断隆。 一般认为，这类隆爆是该区地表岩体中 的一种与高水平应力释放有关的表生时 效变形现象。
2.地质构造运动
地质构造运动是指地壳结构改变和地壳物质变位的运动。又称地壳运动或 大地构造运动。人类对固体地球研究范围仅限地壳，所以地质构造运动是指地 壳运动，如板块俯冲、界面弯曲、层面滑移、物质上涌和物质对流等。
天然应力状态的形成
3.岩浆侵入
岩浆侵人挤压、冷凝收缩和成岩等过程，均会在周围岩体中产生相应的应 力场；其过程也是相当复杂的。熔融状态的岩浆处于静水压力状态，对其周围 施加各向相等的均匀压力。但是，炽热的岩浆侵入后即逐渐冷凝收缩，并从接 触界面处逐渐向内部发展。不同的热膨胀系数及热力学过程会使侵入岩浆自身 及其周围岩体应力产生复杂的变化过程。
3.应力释放型的深大拉张变形带 近年来，在雅砻江锦屏、金沙江向家坝等多个水电建设工程地质勘察过程 中，发现在一些河谷岸坡中向坡内数百米深处还发现有深大的拉裂缝和拉张 陷落带。这类拉张变形带以其规模大、延伸方向稳定及发育深而区别于通常 的卸荷裂隙。 这种拉张变形的成因之一是特殊地质、地貌环境条件下，由河谷下切水平 卸荷导致的“应力释放型”时效变形现象。
地壳表层高地应力区及其地质地貌标志
一、天然条件下
地壳表层高地应力区及其地质地貌标志
岩体力学第二章 岩块、结构面及岩体的地质特征
第二章 岩块和岩体的地质特征
二、岩块的结构、构造特征
胶结方式：是指胶结物与碎屑颗粒之间的联结 方式，胶结方式主要有： 基底式胶结－在岩石中胶结物的数量多，颗粒 与颗粒之间互不接触，颗粒散布在胶结物之中。 孔隙式胶结－当胶结物不多时，碎屑颗粒相互 接触，胶结物充填在颗粒之间的孔隙中。 接触式胶结－胶结物不多，只在颗粒之间的接 触处才有，颗粒之间的孔隙仍是空洞。
2 断续充填（不连续，厚度小于h）.结构面的力学性质与充 填物性质、壁岩性质及结构面的形态有关。 3 连续充填(连续,厚度大于h)结构面力学性质取决充填物性质。 4 厚层充填（充填物厚度远大于h）结构面的力学性质很差，主
要取决于充填物性质，岩体往往易于沿这种结构面滑移而失稳。
五 密度
•结构面的密度反映结构面发育的密集程度。 •1、线密度(Kd)是指结构面法线方向单位测线长 度上交切结构面的条数(条／m)。 •2、间距(d)则是指同一组结构面法线方向上两相 邻结构面的平均距离。 Kd与d互为倒数关系 •如果测线是水平布置的，且与结构面法线的夹角 为α ，结构面的倾角为β 时:
RQD 100e
0.1kd
(0.1k d 1)
岩体质量指标RQD：长度大于10cm的岩心
长度之和与钻孔总进尺的百分比。
长度大于 cm的岩心长度之和 10 RQD 100% 钻孔总进尺
第二章 岩块、结构面和岩体的地质特征
六 张开度
结构面的张开度是指结构面两壁面间的垂直距离。 结构面两壁面一般不是紧密接触，这就使结构面实际接触 面积减少，导致结构面粘聚力降低和渗透性增大。
Ⅲ级 指长度数十米至数百米的断层、区域性节理、延伸较好 的层面及层间错动等。控制工程岩体稳定
工程地质分析原理
工程地质分析原理第一章地壳岩体结构特征的工程地质分析岩体（rockmass）：通常指地质体中与工程建设有关的那一部分岩石，它处于一定的地质环境、被各种结构面所分割。
结构面：是指岩体中具有一定方向、力学强度相对较低、两向延伸（或具有一定厚度）的地质界面（或带）。
如岩层层面、软弱夹层、各种成因的断裂、裂隙等。
工程地质之所以要将岩体的结构特征作为重要研究对象，意义如下：⑴岩体中的结构面是岩体力学强度相对薄弱的部位，它导致岩体力学性能的不连续性、不均一性和各向异性。
只有掌握岩体的结构特征，才有可能阐明岩体不同荷载下内部的应力分布和应力状况。
⑵岩体的结构特征对岩体在一定荷载条件下的变形破坏方式和强度特征起着重要的控制作用。
岩体中的软弱结构面，常常成为决定岩体稳定性的控制面，各结构面分别为确定坝肩岩体抗滑稳定的分割面和滑移控制面。
⑶靠近地表的岩体，其结构特征在很大程度上确定了外营力对岩体的改造进程。
这是由于结构面往往是风化、地下水等各种外营力较活动的部位，也常常是这些营力的改造作用能深入岩体内部的重要通道，往往发展为重要的控制面。
总之，对岩体的结构特征的研究，是分析评价区域稳定性和岩体稳定性的重要依据。
结构面的成因分类：原生结构面、构造结构面及浅表生结构面结构面的工程地质分级：断层型或充填型结构面、裂隙型或非充填型结构面、断续延伸的非贯通型岩体结构面，它们分别对应于I级、U级、川级结构面岩体结构分类: 按建造特征可将岩体划分为块体状（或整体状）结构、块状结构、层状结构、碎块状结构和散体状结构等类型。
按岩体的改变程度可划分为完整的、块裂化或板裂化，碎裂化、散体化的等四个等级。
第二章地壳岩体的天然应力状态地壳岩体内的天然应力状态，是指未经人为扰动的，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学变化及岩浆侵入等的作用下所形成的应力状态，常称为天然应力或初始应力。
研究岩体天然应力状态的意义：（1）岩体天然应力状态或地应力场是工程岩体存在的基本环境条件之一。
岩体中的天然应力概述
第一节概述一、定义（1）天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力。
又称地应力、初始应力等。
（2）重分布应力:由于工程活动改变了的岩体中的应力。
又称二次分布应力、附加应力等。
天然应力，没有工程活动开挖洞室后的应立场，为重分布应力，与天然应力有所改变在附近开挖第二个洞室，则视前一个洞室开挖后的应立场为天然应力，第二个洞室开挖后的应力场为重分布应力二、天然应力的组成天然应力一般由以下几部分组成：•由岩体自重引起的自重应力•由构造运动引起的构造应力•由流体作用引起的渗流应力•其它（如，地温引起的温差应力、地球化学作用引起的化学应力等）三、天然应力的研究历史与研究意义1、研究历史（1）世界上•1878年海姆提出天然应力；•l932年，在美国胡佛水坝下的隧道中，首次成功地测定了岩体中的天然应力；•到目前天然应力测点遍布全球，有几十万个测点。
大部分是浅部，最深5108米（美国密执安水压致裂法）。
（2）中国•20世纪50年代末开始天然应力量测，有几万个测点，最深的有3958米（天津大港）。
2、研究意义（1）区域稳定任何地区现代构造运动的性质和强度，均取决于该地区岩体的天然应力状态和岩体的力学性质。
从工程地质观点看，地震是各类现代构造运动引起的重要的地质灾害。
从岩体力学观点出发，地震是岩体中应力超过岩体强度而引起的断裂破坏的一种表现。
在一定的天然应力场基础上，常因修建大型水库改变了地区的天然应力场而引起水库诱发地震。
（2）地下洞室稳定对于地下洞室而言，岩体中天然应力是围岩变形和破坏的力源。
如果天然应力分布不均匀，可能在洞顶拉裂掉块，洞侧壁内鼓张裂和倒塌。
（3）边坡稳定天然应力状态与岩体稳定性关系极大，它不仅是决定岩体稳定性的重要因素，而且直接影响各类岩体工程的设计和施工。
越来越多的资料表明，在岩体高应力区，地表和地下工程施工期间所进行的岩体开挖，常常能在岩体中引起一系列与开挖卸荷回弹和应力释放相联系的变形和破坏现象，使工程岩体失稳。
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第二章地壳岩体的天然应力状态1．岩体应力地壳岩体内的天然应力，主要是在重力场和构造应力场的综合作用下，有时也在岩体的物理、化学及岩浆侵入等的作用下形成的应力状态。
按成因，地壳岩体应力包括如下成分：①自重应力(gravitational stress)：在重力场作用下生成的应力；垂直应力σv=γh水平应力σh=(μ/1-μ)γh②构造应力(tectonic stress)：地壳运动在岩体内形成的应力；活动的(active tectonic stress)：地壳内现代正在积累的、能够导致岩体变形破裂的应力，即狭义的地应力；剩余的(residual tectonic stress)：古构造运动的残留应力；③变异应力(altered stress)：岩体的物理状态、化学性质或赋存条件的变化所引起的应力，通常只具有局部意义；岩浆侵入-内部静水式应力；挤压围岩；岩浆喷出-冷凝收缩、水平应力显著降低；深部蠕变-σh =σv(d) 残余应力(residual stress)：岩体卸荷时，岩体中某些组分的膨胀回弹趋势部分地受到其它组分的约束，于是岩体结构内形成残余的拉、压应力自相平衡的应力系统。
2．地壳岩体的天然应力状态（1）主要观点：①“静水应力”σh =σv =γh②垂直应力为主的观点σv =γhσh=(μ/1-μ)γh③水平应力为主的观点地壳运动以水平运动为主，应力场以水平应力为主导。
a. σh >σv,水平应力随深度线性增加。
b.水平应力具有明显的方向性，σh1 >σh2= 0.3～0.75（2）地壳岩体应力状态的三种基本情况：图？a.三向应力分布；b.岩体破裂方位；②潜在逆断型图？a.三向应力分布；b.岩体破裂方位；图？a.三向应力分布；b.岩体破裂方位；3.我国地应力场的空间分布总体特征(1)最大主应力σ1作用方向：(2)地壳三向应力状态的分区性：①喜马拉雅山前缘带--潜在逆断型应力状态分布区：a.两个水平主应力 > 垂直主应力；方向⊥山脉走向；b.最大主应力σ1c.平行于山脉走向的断层发生逆断活动；d.强烈水平挤压，地壳物质垂直向上。
②青藏高原-- 潜在正断型应力状态分布区：垂直作用，最小主应力近EW向作用（拉张应力）；a.最大主应力σ1b.近SN向断层发生正断活动；c.地壳岩体承受近EW向拉伸作用，形成近SN向正断层、地堑式断陷谷。
③中西部地区(环青藏高原)--潜在走滑型应力状态分布区：垂直作用；a.中间主应力σ2b.断层走滑错动，且以左旋走滑为主；c.中等挤压区，兼有一定的逆断分量；d.例外：天山、祁连山、岷山等。
④东北部（华北、松辽平原、汾渭地堑）--潜在正断型、张剪走滑型应力状态分布区：中生代以来正断层、地堑式断陷盆地；断层活动两个方向：NNE向断裂右旋走滑兼正断；NWW向断裂左旋走滑兼正断；引起的张剪型破坏）。
拉张区兼有一定的走滑分量（NNW向拉张应力σ3⑤东南地区：作用方向NW～NWW；最大主应力σ1三向应力状态：东缘-台湾地区以潜在逆断型为主；华南地区以潜在走滑型为主。
（2）地应力场的形成与板块运动的关系①板块间的相互作用形式：欧亚板块—弹塑性介质；印度板块—刚性体；印度板块向北推移插入欧亚板块，类似于地基承载效应。
②“滑线场”理论：莫尔纳等提出的“滑线场”理论—解释我国现代地应力场的形成机理。
(图示)4．地应力随时间变化与地壳岩体应变速率的关系（1）地壳岩体应力-应变性状与应变速率的关系：应变：ε=ΔL/L应变速率：C=ε/t (单位时间的应变)临界应变速率：C 0=τk / η (τk －长期强度，η-粘性系数。
)①当应变速率C小于临界值C时：受力初期随应力应变增大而逐渐积累增高，到一定程度后应力不再增加、变形则不断发展；岩体产生粘性流动变形，不发生破坏。
②当应变速率C超过临界值时：岩体性状近似于弹性体。
岩体内的应力随应变的发展而不断增大，最终导致突然破坏。
（2）地应力随时间变化的一般规律：①强烈构造变动区：岩体的ＣＲ>Ｃ０，则必然断层带的ＣＦ>Ｃ０a.岩体处于弹性状态，应力随时间不断增高直至破坏；b.破坏既可沿断裂带、也可在岩体内部发生；地壳强烈构造变动期，大体相当于地壳抬升速率约5mm/a。
②现代构造稳定区：岩体的ＣＲ<Ｃ０，断层带的ＣＦ<Ｃ０岩体和断层带的应力均经过初期的减速型增长阶段后，逐步稳定在与地壳应变速率和岩体性质相适应的特定水平上。
现代构造稳定区，地壳隆起及沉降微弱，无断层活动。
大体上相当于地壳抬升速率≤2mm/a。
③现代构造活动区：岩体的ＣＲ介于Ｃ０与和某一临界值Ｃa（相当于最危险方向断层带的ＣＦ＝Ｃ０时的应变速率）之间，即ＣＲ<Ｃ０、ＣＦ>Ｃ０：岩体内和断层带的情况不同：a.岩体内应力发展很快进入粘性变形阶段，最大受力方向压缩、最小受力方向拉伸变形，不发生破坏；b.断裂带处于弹性状态，应力随时间不断增高直至破坏；现代构造活动区，地壳隆起与断裂带内的应力积累同步、同源，研究地壳隆起速率即高度极为重要：a.判断构造稳定性。
大体相当于地壳抬升速率V=3～5mm/a。
b.判断断裂带的应力集中程度。
ｋ＝活动期抬升速率／现今抬升速率。
5．地壳表层岩体应力状态的复杂性（１）地质条件、岩体经历的地质历史对岩体应力状态的影响①地质条件：a.未遭受构造挤压和扰动的坚硬岩体重力场为主的应力状态σＸ＝σＹ＝（μ／１－μ）σＶb.近期未受明显构造挤压的深部塑性变形区、高塑性沉积岩去静水式应力状态σＸ＝σＹ＝σＶc.张性构造断裂带、垂直柱状节理发育的玄武岩、边坡卸荷带σＸ＝σＹ＝0②岩体经历的地质历史：a.构造作用；b.剥蚀作用：侵入岩体：静水式应力状态→水平应力>垂直应力原始状态：σh =σv=γ(h+h)剥蚀：σv =γ(h+h)- γh=γhσh =γ(h0+h)- （μ／１－μ）γh0=γh+(1-2μ／１－μ) γh（２）岩体自由临空面附近的应力重分布和应力集中效应①河谷临空面附近岩体内的应力重分布：主应力方向改变；σ1∥坡面，σ3⊥坡面；应力分异现象：σ1向临空面逐渐增大；σ3向临空面逐渐减小，坡面附近可出现拉应力；②河谷临空面附近岩体内的应力集中：坡脚、谷底—主应力、剪应力增高；坡顶—主应力降低或发展拉应力；坡面--应力卸荷松弛，形成应力降低带，高应力集中向坡内转移；河谷方向与最大主应力作用方向的关系；※应力集中：主应力及剪应力在临空面附近的增大（或减小）的现象；应力集中系数：变化后的应力与原始应力之比。
（３）不连续面附近的应力集中效应①最有利于应力集中的结构面方向②结构面上有利于应力集中的部位：端点、拐点、分支（交汇）点、错列点等阻碍位移变形的部位。
③断裂型不连续面（活断层）附近的应力集中情况：a.拉、压应力“四象限”分布（图示）；b.“锁固短”附近的拉、压应力分布（图示）；c.断层斜列段附近的应力分布特征（图示）；d.复杂的构造条件对地壳岩体应力集中部位的控制作用；（4）岩体切割面附近的残余应力效应岩体—非均质体，各部位弹性性状不同；卸荷—各部位膨胀、回弹趋势差异较大。
①力学模型：弹性模型(图示)；流变模型（图示）；②地质条件：a.承载条件下胶结的颗粒体；b.组成单元的强度、变形性不同；c.河谷底部岩体的残余剪应力；（图示）6．岩体天然应力状态的研究方法原则：自然历史分析-定性，掌握总体特征；地应力测量-定量，技术不完善；随着科学技术的发展与新技术的广泛应用，地壳岩体天然应力场的研究已在更加科学化和定量化方面取得了显著的进展。
目前，地应力场研究途径主要有如下基本方法。
（1）构造应力场演变历史的地质研究①地质-力学研究②构造应力的断层错动机制赤平投影解析根据断层错动时所产生的、且长期保存在断层两盘岩体内的共生裂隙组合(下图)，通过赤平投影解析，分析断层错动机制，求出断裂错动时的受力状态及历次活动的主应力方向，进而阐明区域构造应力场的演化和现代应力场的基本特征(解析方法查阅文献)。
共轭X断裂发展中各序次应力场和次级构造形迹的关系（2）现代地应力场特征的研究方法①地震形变带分析法：通过对地震产生的地表形变现象的力学性质及组合形式的分析，判断地震发生时的构造应力场状况，为研究现今地壳应力状态提供重要的科学依据。
分析研究的基本程序为：a.查明以地裂缝、隆起及陷落为主的构造形迹的特征和展布情况，着重研究各类构造形迹的结构要素及力学性质；b.根据它们的空间组合及力学组合关系，运用应变椭球解析原理，按岩体力学观点确定地震过程的主压应力方向及应力状态。
②断层微量位错测量:在构造应力的作用下，地壳岩体的变形有连续和不连续两种形式。
连续变形以应变形式显示出来；不连续变形则以不连续面(断裂面)的蠕动或相对位移的形式显示出来，这类变形是与断层成一定交角的应力作用的结果。
采用高精度基线和水准测量，可以获得反映断层蠕动或相对位错轨迹的位移矢量，按岩石力学理论即可推求断裂活动时的受力方向。
跨断层位移矢量测量及计算方法，主要有两种：a．跨断层三边测量：平行断层设置固定边s，以A、B两点位参照点（下图），根据a、b两边长度的变化，计算断层另一盘P点的相对位移，即P点的位移坐标增量：=(aq/hs) da＋(br/hs)db dxP=(a/s)da＋(b/s)db dyP式中da、db分别为两期a、b的差值。
跨断层三边测量示意图b．跨断层两边测量：垂直及斜交于断层走向设置两条基线。
以垂直于断层的基线长度的变化及断层水平扭动量为直角坐标，确定断层两盘相对位移矢量。
大量的试验、实测及理论研究证实，断裂两侧质点受力后的位移特征，概括起来有三种情况：当总体位移矢量趋向断层面时，主压应力作用方向基本基本与质点位移方向一致；当总体位移矢量背离断层面时，主压应力作用方向与断层面成0º～20º夹角，若质点背离断层面成90º角位移，主压应力作用方向与断层面平行（0º）；当总体位移矢量与断层面平行时，主压应力作用方向与断层面成45º-υ/2夹角（υ为断层面的内摩擦角）。
③地应变测量：空间点的位移有三个分量：反映垂向升降的垂直分量，通常用水准测量求得；两个水平分量，通常用三角测量获得。
根据水平面上的变形可推算出水平应力的量值及方向。
水平变形测量首先是将地壳应变积累近似地作为平面问题考虑，并假定地壳介质是向同性和均质连续，然后用应变摩尔圆图解水平形变参数。
④震源机制解:通过对震源破裂形式及信息的分析解译，能够较准确地获得地壳应力-应变资料是分析讨论现今地壳构造应力问题的重要依据之一。
尤其是震源深度较大的强震活动的震源机制解参数，能较客观的反映地壳应力场的基本特征。