【7A文】岩石变形分析的基础知识.ppt

《【7A文】岩石变形分析的基础知识.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、岩石变形分析的基础知识岩石变形分析的基础知识地质构造是岩石变形的产物。岩石变形是在外力作用下，内部质点发生位移的结果。要深入研究构造发生、发展的规律及其形成机制，需要学习和了解有关岩石变形的力学基础知识。岩石变形分析的基础知识力和应力岩石的变形分析应变椭球体影响岩石力学性质和变形的主要原因第一节力和应力一、外力、内力、应力的概念1、力1）力是物体间的相互作用，它使物体发生机械运动状态的改变或发生变形。◆力是矢量，具有大小和方向2）力的合成和分解2、外力对一个物体来说，另一物体加于这个物体上的叫外力。◆面力（压力）：通过接触面而作用在物体的力。◆体力（重力、磁力）

2、：作用在物体内每一质点的力。3、内力是同一物体内各质点间的相互作用力。固有内力：在没有外力作用时物体内质点间的相互作用力，它保持物体的形态和状态。附加内力：当物体受外力作用时，内部各质点间相互位置和其间作用力都发生改变。附加内力常称内力内力和外力是相对性的4、应力在内力均匀分布的情况下，作用于单位面积上的内力。◆若内力在截面上的分布是均匀的，则作用在截面A上的应力即为◆若内力在截面上的分布是不均匀的，则可用微分方法，求得每一点的应力值。◆应力的性质应力是矢量，有大小、方向、可以合成和分解的。◆应力的分解：正应力和剪应力在微分面积dF上作用有内力dP。那么可以根据平

3、行四边行法则将dP分解为平行于dF面的分力dT和垂直dF面的dN，则得出下列定义：◇合应力:S=dP/dF◇正应力：垂直截面的应力，以σ表示σ=dN/dF当σ＞0，使物体经受压缩（压应力）；用负值表示当σ＜0，使物体经受拉伸（张应力）,用正值表示.◇剪应力：平行截面的应力，以τ表示τ=dT/dF,用负值表示.◆主应力、主方向、主平面◇主应力：某一截面上只有正应力，没有剪应力时的正应力◇主方向：主应力的方向◇主平面：垂直于主应力的平面◆应力的方向性◇压力（+）：作用在同一条直线上的两个力，大小相等，方向相同。◇张力（-）：作用在同一条直线上的两个力，大小相等，方向相

4、反。◇剪切力（扭力）：不作用在同一条直线上的两个力，大小相等，方向相反。顺（+）；逆（-）。使物体受到压缩或拉张使物体发生转动或剪切滑动二、应力分析1、应力状态与应力分析1）应力状态应力状态：受力物体内部通过某点截面上应力的性质、方向、大小和分布状态。2）应力状态的表示受力物体内部某点的应力状态，是以通过该点三个互相垂直的截面上的应力的分布来表示的弹性力学证明：任何受力物体内部总是能够找到三个相互垂直的面，其上只有正应力而无剪应力。二、应力状态与应力椭球体最大主应力σ1，中间主应力σ2和最小主应力σ3。当三对主应力不等时，物体就会发生形状的变化。σ1与σ3之差称应

5、力差，在相同的条件下，应力越大，所引起的物体形态变形越明显。2、常见的应力状态单轴应力状态：一个主应力不为零，其余两个均为零，且σ1＞σ2=σ3=0双轴应力状态：一个主应力为零，其余两个均不为零，且σ1＞σ2=0＞σ3三轴应力状态：三个主应力均不为零，且σ1＞σ2＞σ33、应变椭球体当主应力σ1＞σ2＞σ3，且符号相同时，根据一点的主应力矢量σ1、σ2、σ3为半径作出一个椭球体，该椭球体代表作用于该点的全应力状态，称应力椭球体。主应力轴：应力椭球体的三个主轴称主应力轴应力椭圆：沿三个主应力平面切割椭球体的三个椭圆。三、单轴应力分析1、应力分析：在一定（单轴、双轴或

6、三轴）的作用下，物体内部任意方向的截面上，正应力与剪应力的变化规律。3、构造应力场和应力集中1）应力场由一系列的点，在同一瞬时内存在的应力状态所组成的空间。分为均匀应力场和非均匀应力场均匀应力场：在同一瞬时内，每个点的应力性质、大小、方向可以是相同均匀分布的。非均匀应力场：在同一瞬时内，每个点的应力性质、大小、方向是不相同均匀分布的，但呈有规律地连续变化的。按规模分为：局部、区域按时间分为：现代、古代2）构造应力场的表示方法：构造应力场中的应力状态可以用应力轨迹表示。它定性地表示主应力和最大剪切应力的作用方位。3）应力集中当受力岩石内部存在孔洞、缺口、微小裂缝等缺

7、陷的部位容易应力集中，使岩石沿着这些应力集中部位首先遭到断裂破坏。不同部位岩石力学性质不同，其应力集中部位不同。韧性强的岩石，易塑性变形，不易产生应力集中。脆性强的岩石，不易塑性变形，易产生断裂破坏。在已形成裂缝、断裂的特定部位，由于应力继续作用，易产生应力集中，使裂缝、断裂继续扩大。构造地震——岩石脆性断裂(地震预报的基本任务之一是确定地壳中应力集中的区域)第二节岩石变形分析一、岩石变形和应变的概念1、岩石变形岩石体受力后，内部各质点发生相对位移，导致物体形态、体积的改变。岩石变形的基本方式：线变形和剪变形线变形：指岩石受力后，表现为单纯的拉伸或压缩剪变形：指岩

8、石受力时，