地質(zhì)構(gòu)造分析的力學(xué)基礎(chǔ)課件

在拉伸或壓縮情況下，變形物體不僅會(huì)在拉伸或壓縮方向上（縱向上）產(chǎn)生變形，而且在與之垂直的方向上（橫向上）產(chǎn)生應(yīng)變（e0）。e0=b/b0，b=b-b0e=(L1-

L0)/L0e—伸長(zhǎng)為正；縮短為負(fù)L0L1b1b0在彈性應(yīng)變范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變與縱向線應(yīng)變之比的絕對(duì)值為一個(gè)常數(shù)。稱(chēng)為泊松比。屬于物質(zhì)的一種物理常數(shù)，與外力無(wú)關(guān)。=|e0/e|e=(L1-

L0)/L0e—伸長(zhǎng)為正；縮短為負(fù)L0L1b1b0

—2）長(zhǎng)度比：變形后線段長(zhǎng)度與變形前線段長(zhǎng)度之比。s=L/L0=（L0+L）/L0=1+e3)平方長(zhǎng)度比（）：=s2=（1+e）2第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念線應(yīng)變實(shí)例2、剪應(yīng)變：變形前相互垂直的兩條直線，變形后其夾角偏離直角的量（）為角剪應(yīng)變，其正切為剪應(yīng)變。

=tan順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念3、體積應(yīng)變：變形前后體積的變化量。

=（V-V0）/V0第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念4、應(yīng)變橢球體：變形物體內(nèi)一點(diǎn)上變形前的一個(gè)單位圓球體在變形后變成一個(gè)橢球體—應(yīng)變橢球應(yīng)變橢球體內(nèi)有三個(gè)互相垂直的主軸，沿主軸方向只有線應(yīng)變而沒(méi)有剪應(yīng)變，稱(chēng)之為應(yīng)變主軸（應(yīng)變主方向）。分別以1，2，3（或X,Y,Z）表示。橢球體的三個(gè)主軸的半徑分別為√1，√2，√3。包含應(yīng)變橢球體的任意兩個(gè)主軸的平面叫做應(yīng)變主平面。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的

幾個(gè)基本概念如果取橢球的幾何中心為坐標(biāo)圓點(diǎn)，取x，y，z軸分別平行于1，2，3方向，則應(yīng)變橢球體方程為：第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的

幾個(gè)基本概念通過(guò)橢球中心包含任意兩個(gè)應(yīng)變主軸的應(yīng)變主平面與橢球相交為橢圓，稱(chēng)為應(yīng)變橢圓。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的

幾個(gè)基本概念如果中間應(yīng)變軸長(zhǎng)度不發(fā)生變化，變形只發(fā)生在XZ面上，稱(chēng)為平面應(yīng)變。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的

幾個(gè)基本概念第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念應(yīng)變橢球的意義1代表最大延伸方向（物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向），平行于構(gòu)造巖中的拉伸線理方向；擦痕方向。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念應(yīng)變橢球的意義與1垂直的面為一個(gè)張性面（YZ面），是張節(jié)理發(fā)育的方向。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念應(yīng)變橢球的意義與3垂直的面（XY面)是一個(gè)擠壓面，包括褶皺面。XY面第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念均勻應(yīng)變：物體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)變特征相同的變形。其特征是：變形前的直線，變形后仍是直線，變形前的平行直線，變形后仍然平行。物體內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)變性質(zhì)相同（大小和方向相同），否則為非均勻應(yīng)變。二者是相對(duì)的，與變形方式無(wú)關(guān)5、均勻應(yīng)變和非均勻應(yīng)變第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念純剪單剪假設(shè)是均勻變形的情況下，根據(jù)物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移方式和形態(tài)變化討論其變形（應(yīng)變）方式時(shí)劃分的6、純剪切、簡(jiǎn)單剪切7、共軸應(yīng)變與非共軸應(yīng)變共軸應(yīng)變（非旋轉(zhuǎn)應(yīng)變）：物體內(nèi)變形前與應(yīng)變主軸平行的直線，在變形后方向不變，只是長(zhǎng)度發(fā)生變化。如擠壓和拉伸非共軸應(yīng)變（旋轉(zhuǎn)應(yīng)變）：物體內(nèi)變形前與應(yīng)變主軸平行的直線，在變形后方向和長(zhǎng)度都發(fā)生變化。簡(jiǎn)單剪切變形或一般變形。主要是根據(jù)物質(zhì)線的變化衡量的第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念8、無(wú)限小應(yīng)變：當(dāng)畸變很小，伸長(zhǎng)度或剪應(yīng)變無(wú)限地接近0時(shí)，稱(chēng)為無(wú)限小應(yīng)變；無(wú)限小應(yīng)變中，剪應(yīng)變值等于角剪切9、有限應(yīng)變：在地質(zhì)應(yīng)用中，實(shí)際應(yīng)變都很大，在e或不超過(guò)0.01時(shí)稱(chēng)為無(wú)限小應(yīng)變，否則稱(chēng)為有限應(yīng)變。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念10、全量應(yīng)變：以初始形態(tài)為基準(zhǔn)度量的應(yīng)變稱(chēng)為全量應(yīng)變；11、以前一階段的應(yīng)變?yōu)閰⒄斩攘康膽?yīng)變稱(chēng)為增量應(yīng)變。ab12、遞進(jìn)變形——變形初始狀態(tài)至最終狀態(tài)之間，增量應(yīng)變的疊加過(guò)程。用于理解和描述變形過(guò)程（演化）。第三節(jié)有關(guān)應(yīng)變的幾個(gè)基本概念第四節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì)與巖石的破裂1）彈性變形階段一、巖石變形的階段虎克定律：=EeE:彈性模量或楊氏模量2）塑性變形階段一、巖石變形的階段2）塑性變形階段與屈服極限一、巖石變形的階段3）應(yīng)變硬化階段一、巖石變形的階段4）強(qiáng)度極限與破裂變形階段

抗壓強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度

一、巖石變形的階段5）常見(jiàn)巖石類(lèi)型的強(qiáng)度極限一、巖石變形的階段1）圍壓大理巖二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素第四節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì)與巖石的破裂增加巖石的強(qiáng)度，增加巖石的韌性二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素2）溫度——玄武巖溫度升高，降低巖石的強(qiáng)度；增加巖石的韌性3）孔隙流體壓力孔隙壓力：孔隙壓力是由于巖石中的孔隙內(nèi)，含有一定量的流體，受壓后產(chǎn)生一種與外界壓力方向相反的反向應(yīng)力。有效圍壓：由于孔隙壓力的存在，抵消了圍壓的作用。Pe=Pc-Pf二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素3）孔隙流體壓力Pe=Pc-Pf二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素降低巖石的強(qiáng)度，增加巖石的脆性4）時(shí)間：應(yīng)變速率Yule大理巖，圍壓50MPa,溫度500°C二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素應(yīng)變速率降低，巖石的強(qiáng)度降低，韌性增加，易發(fā)生韌性變形4）時(shí)間蠕變：在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨著時(shí)間的持續(xù)而增加的變形行為。二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素4）時(shí)間松弛：在應(yīng)變保持不變的情況下，隨著時(shí)間的變化，應(yīng)力逐漸減小的現(xiàn)象。二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素5）外力作用方式：拉伸與壓縮6）快速施力與緩慢施力7）重復(fù)施力二、影響巖石力學(xué)行為的主要因素1）巖石破裂的兩種主要方式——張裂和剪裂三、巖石的破裂

2）巖石破裂理論：按照應(yīng)力分析，在與擠壓或拉伸方向呈45交角的截面上剪應(yīng)力最大。稱(chēng)為最大剪切面。因此，剪切破裂面應(yīng)該發(fā)生在這個(gè)方向上，成對(duì)出現(xiàn)，稱(chēng)為共軛剪切破裂面。剪切破裂面與最大主應(yīng)力之間的夾角，稱(chēng)為剪裂角（θ)。共軛剪切破裂面之間的銳夾角，稱(chēng)為共軛剪裂角（2θ)。三、巖石的破裂2θ

=90°2a 2）巖石破裂理論：庫(kù)侖-納維葉破壞準(zhǔn)則三、巖石的破裂AασnσαA0αθ=90-α三、巖石的破裂

2）巖石破裂理論：庫(kù)侖-納維葉破壞準(zhǔn)則以為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，則式||=0+f·為兩條直線的方程，稱(chēng)為庫(kù)侖剪切破裂線。令直線與坐標(biāo)橫軸夾角為，則：f=tg

。其中稱(chēng)為內(nèi)摩擦角。有：

=0+ntg

2）巖石破裂理論：庫(kù)侖剪切破裂線在低圍壓時(shí)基本上為直線；說(shuō)明和0基本上不變。三、巖石的破裂庫(kù)侖-納維葉破壞準(zhǔn)則 2）巖石破裂理論：莫爾包絡(luò)線——高圍壓三、巖石的破裂莫爾破壞準(zhǔn)則圍壓降低時(shí)，角變大和0變??；圍壓升高時(shí)，角變小和0變大。本講要點(diǎn)有關(guān)應(yīng)變的一些基本概念；應(yīng)變橢球體及其地質(zhì)意義；巖石變形的階段；影響巖石力學(xué)行為的主要因素；巖石的破裂與巖石破裂理論。應(yīng)變與巖石破裂——問(wèn)題線應(yīng)變、剪應(yīng)變、體積應(yīng)變、應(yīng)變橢球體