地壳中天然存在着应力状态，简称地应力，这是指未经人类活动天然情况下的地应力状态。与人类工程活动引起的应力变化相比，地应力又称为初应力或原始应力。地应力场包括自重力应力场、温度应力场、水压力、气压力和构造应力场。地应力场是在漫长的地质历史中形成的。

（一）自重应力场

自重应力是由岩土介质自身的重力作用产生的应力，如图3-1所示。由于自重应力场的半空间特征，只能产生竖向变形，不能产生侧向变形和剪切变形，所以各面上均无切应力，此时面上的法向应力即主应力。

图3-1　自重应力场

式中：γ——地层的天然重度（kN/m3）（假定地层物质是均匀、连续、各向同性、完全弹性的介质）；

　　　Z——研究点O所处的深度（m）；

　　　K0——静止侧压力系数。

在一般的情况下，主要在地壳表层的第四纪地层中，自重应力场具有σ1＞σ2=σ3、τ=0的特征，此时K0≤1.0。当地层为弹性介质时，，μ为泊松比。当地层为各向异性时，则σ2≠σ3。当地层显著超固结时，则K0＞1.0。这要和当地的地质历史及岩性结合起来进行分析。

（二）温度应力场

温度应力场是指地层的温度明显高于地表大气温度引起的温度应力，包括地温梯度、地幔物质热对流、岩浆活动及冷却、构造运动中产生的热能，如深层采矿、石油开采、地热发电等都应注意重视温度应力场。冻结应力是温度应力，也是地应力。

（三）水压力和气压力(www.daowen.com)

地下水的存在及运动引起的应力称渗流应力或渗流场。

在能源工程（煤炭、石油、天然气）中，还必须注意有利的和不利的气压力研究。

（四）构造应力场

构造应力是地质构造运动（也称地壳运动）引起的应力，如褶皱和断裂带内储存的应力。在工程中使用“地应力”这个术语时，常常指的就是这种构造应力。在岩体工程中，对构造应力应特别重视，很多事故与这种构造应力的表现和突然释放有关。

地球处在运动之中，这是一种复杂的运动。地球转动速度有时变快，有时变慢，运动和作用力、作用效果是密切联系着的，运动需要有力源，而地球转动速度的变化对地壳产生很大的作用力，产生地壳运动，形成各种各样的地质构造，如造山运动、造陆运动、褶皱和断裂构造等。从构造形迹可以追索力的作用，从力的作用可以追索地壳运动方向和特征，一定形式的构造体系反映一定的地应力作用方式。

应该指出：地球岩石圈、地壳并不是一个完整的整体。根据大陆漂移学说和板块构造理论分析可知，地壳分为若干个大小不同的板块，在地壳运动中，相邻板块之间也会发生相对运动，如分离、挤压、碰撞，由此产生很大的构造运动应力，形成构造运动，如垂直运动、水平运动、复合运动等。构造运动按地质年代分有旧有新，按规模有大有小，按形式多种多样。

由地壳运动的不平衡性造成的构造应力（能量），一部分消耗在地质构造运动过程中（包括建造和改造两大方面）；另一部分在漫长的地质历史中，在一定条件下得以释放，如地形地貌蚀变；再一部分就残留在岩层或岩体中，也可能处于封闭状态，所以也有人把构造应力称残余（剩余）应力，就是指的这一部分。这一部分应力在一定条件下还会有所表现，如产生一定的构造活动，所以也有人把这一部分应力称为活动的构造应力。

在地壳的不同区域，上述三部分并不是都同时存在的。某处的构造应力（剩余的、活动的）如果不断积累，当达到一定程度时，可能使岩层产生褶曲，或者一旦超过岩体的弹性强度，就会发生突然断裂，积累的构造应力突然释放，便产生断层，同时产生强大的震动，这就是构造地震。

通常，构造应力被封存在某些区域，在人类工程活动中进行开挖，使它逐步可能成为临空面而暴露时，局部封存的构造应力就会突然释放，表现出强大的作用力，这叫岩爆，它在煤矿中很突出，对工程很不利，会产生大规模破坏。

构造应力场按形态及规模可分为：① 构造体系的构造应力场，规模很大，影响—个区域，可能孕育地震。② 构造形迹的构造应力场，如一个背斜、一个向斜、一个中小断层，影响范围小些。

构造应力场按形成的时间可分为：① 古构造应力场，② 新构造应力场，③ 近期或目前还在活动的构造应力场，工程中尤其要注意。