（2）构造应力
地壳形成之后，在漫长的地质年代中，在历次构造运动下，有的地方隆起，有的地方下沉。如喜马拉雅山，在两三千万年以前还是一个与现今地中海相连的内陆海，现在已高达8 848m而且至今还在继续上升。这说明在地壳中长期存在着一种促使构造运动发生和发展的内在力量，这就是构造应力。构造应力在空间有规律的分布状态称为构造应力场。
近代地质力学的观点认为，从全球范围来看，构造应力总的来讲还是以水平应力为主。我国地质学家李四光认为，因地球自转角度的变化而产生地壳水平方向的运动是造成构造应力是水平应力为主的重要原因。
由于构造应力是地质构造作用在岩体内积存的应力，所以，根据地质构造运动的发展阶段，一般可把构造应力分成以下三种情况。
①原始构造应力：一般是指新生代以前发生的地质构造运动使岩体变形而积存在岩体内的构造应力。这种构造应力与构造形迹是密切相关的，所以也称与构造形迹相联系的原始构造应力。由于每次构造运动都在地壳中留下一定的构造形迹，如断层、褶皱等，所以这些构造形迹与构造应力的性质、大小和方向是密切相关的。在构造形迹相同的情况下，越是陡峭的山坡，越易出现高应力集中现象。
②残余构造应力：远古时期的地质构造运动使岩体变形，并以弹性变形能的形式储存于岩层内，形成了原始构造应力。但是，经过漫长的地质年代，由于应力松弛效应，储积在岩体内的应力随之减少，而且每一次新的构造运动对上一次构造应力将引起应力释放，地貌的变动也会引起应力释放，故使原始构造应力大为降低。这种经过显著降低而仍残留在岩体内的构造应力称为残余构造应力。
各地区原始构造应力的松弛与释放程度很不相同，所以残余构造应力的差异较大，有的不明显或不存在，这是由于应力松弛与应力释放造成的结果。
③现代构造应力（活动构造应力）：现代构造应力已为地震、冲击地压及原岩应力测量等所证实，它是现今正在形成某种构造体系和构造形迹的应力，也是导致当今地震和地壳变形的应力。这种构造应力的作用，开始时往往表现得不很强烈，也不会产生显著的变形，更不可能形成任何构造形迹。但在构造运动活跃地区，这种构造应力作用在工程上并逐渐积累，以致威胁工程的安全。在地壳内正在活动的现代构造应力和在地壳中已形成的构造形迹没有任何联系，也就是说现代构造应力是能量正在积聚和构造运动正在酝酿的构造应力，只有在适当的时期才会产生与之相适应的构造形迹。
目前，岩体的构造应力尚无法用数学力学的方法进行分析计算，而只能采用现场应力量测的方法来求得。但是，构造应力场的方向可以根据地质力学的方法加以判断。因为各种形态不同的地质构造是各地质历史时期的构造运动的产物，地质构造的遗迹（例如断层、褶皱等）保留在岩体中，它的走向与形成时的应力有一定的关系。根据各种地质构造的分布和组成规律，分析历次构造运动（特别是近期构造运动），确定最新构造体系，进行地质力学分析，就可以根据构造线确定构造应力场的主轴方向。
对于岩体来说，通常测得的地应力并非岩体形成的初始地应力，而是扰动后残留在岩体中的地应力，因为岩体形成之后均经历了多期次各种地质作用的不同程度叠加与改造，致使其初始地应力状态被破坏。但是，相对岩体工程而言，施工之前测得的地应力应属于初始地应力，赋存于一定地应力场中岩体本来保持相对平衡状态，由于工程活动破坏了岩体中初始地应力的平衡状态，触发岩体发生变形及破坏。地应力对岩体的本构特征有较大影响，由于地应力对提高岩体围压力有很大贡献，所以地应力越高，岩体围压力也就越大，致使岩体承载力随之增大。此外，随着地应力增大，岩体由脆性破坏向黏性（塑性）流动变形转变，也与地应力促使岩体围压力提高关系密切。还有，由于地应力增大而引起围压力提高，可以使岩体由不连续介质向连续介质转变，从而影响岩体中应力传播法则。
7．1．3 隧道开挖效应
隧道或地下工程未开挖前岩体中的原岩应力主要是由自重应力和构造应力组成。这些应力在岩体中沿着铅垂方向和水平方向传递，使岩体中任一单元体都处于三向应力平衡状态。但在岩体中开挖隧道后，隧道周围岩体原有的应力平衡随即遭到破坏，隧道周边岩体便由原来的三向应力转变为双向应力。同时，由于上部岩体失去支撑，其顶部岩体的重力即转嫁于隧道的两帮，使隧道两帮岩体中的铅垂应力增大，而原由隧道内岩体传递的水平应力，由于地下空间的形成，水平力只能通过顶底板相互传播，因此也使顶底板岩体的水平应力发生变化。
原岩体经开挖扰动后，其在隧道的一个有限范围内破坏了原岩体平衡状态，于是引起隧道附近岩体产生变形、位移、甚至破坏，直到出现新的应力平衡为止。在岩石力学中，将开挖扰动后出现的应力变化称为应力重新分布，地下空间周围发生力重新分布的岩体称为围岩，围岩中重新分布后的应力状态称为围岩的次生应力状态，围岩中的应力称为次生应力。
如果岩体原岩的原岩应力状态原来就处于弹性状态，开挖扰动后，围岩的次应力状态可能出现两种情况：一是围岩的次生应力状态继续保持弹性状态，弹性理论的基本定律仍然适用，这时围岩是稳定的，地下空间可以不加支护；二是围岩的次生应力状态处处都超过了岩体的屈服极限，形成塑性状态，这时围岩将产生塑性流动，并伴随出现破坏现象，为了保证隧道的稳定，必须采取支护措施。
隧道开挖后若及时支护，既可以阻止围岩变形的发展，又可以影响围岩的应力分布状态。不同性能的支架，对围岩力分布的影响也不相同。研究围岩的次生应力状态时，对于固结性岩石，通常不考虑支护结构的支撑作用，但对无粘结力的松散岩石，则应考虑在支撑作用下围岩的应力状态，否则，围岩将不能维持其稳定，而隧道也不可能形成。
围岩的次生应力状态与隧道的横断面形状及尺寸有关，断面为曲线形的隧道，相对来说围岩的力变化比较均匀，而断面为折线形的隧道，则会在折角处出现较大的力集中。
由于隧道的横断面尺寸远小于其纵向长度，因此，围岩中的力分布可以视为平面问题。而且除在隧道两端围岩有可能同时产生沿隧道纵轴方向的变形外，其余各处的围岩都只能产生沿隧道横断面方向的变形。所以，围岩的次生应力问题应属平面变形问题。因此，研究围岩的次生应力状态时，如果将岩体视为连续介质，就可把岩体的原岩应力作为外部荷载，若略去围岩自重，可将隧道及其围岩视为无重量的、有孔平板的平面变形问题来处理。
岩体中的原岩应力随埋深增大而增大，隧道上部和下部的原岩应力应该是不等的，但当隧道埋深大于其高度的20倍时，这种应力差可略去不计。于是，当岩体中的侧压系数λ＝1时，围岩中的次生应力状态可视为二向等压下有孔平板的平面变形问题；当λ≠1时，则可视为二向不等压下有孔平板的平面变形问题。实际计算结果表明，采用此种方法，其计算结果误差一般不超过1%。根据对岩体力学性质的研究，对于隧道围岩范围内的岩体而言，除遇某些大的断裂以外，围岩可以按连续介质处理，对于大多数岩体，还可以按均质的、各向同性的介质来看待。在固结性岩石破裂之前，可以利用弹性力学基本理论求解，但对于破裂后的固结性岩体以及松散性岩体，则应用松散介质力学理论计算。
由于隧道开挖后改变了岩体的初始力状态，围岩产生应力重新分布。设隧道开挖前岩体中某一点的原岩应力为σ0，开挖后该点的次生应力变为σ，它们的比值
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