构造地质学03章-地质构造分析的力学基础ppt课件.ppt

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1、构造地质学地质类专业基础课第三章地质构造分析的力学基础2021/7/28构造地质学-李强2内容：1.应力分析2.变形分析3.影响岩石力学性质与岩石变形的因素要点：1. 摩尔圆的作用和意义，二维应力摩尔圆2. 构造应力场的表示法3. 库仑剪破裂准则4. 均匀与非均匀变形5. 共轴递进变形与非共轴递进变形6.温度、压力和孔隙流体压力对岩石力学性质的影响第3章地质构造分析的力学基础2021/7/28构造地质学-李强3内容：1.应力分析2.变形分析3.影响岩石力学性质与岩石变形的因素要点：1. 摩尔圆的作用和意义，二维应

2、力摩尔圆2. 构造应力场的表示法3. 库仑剪破裂准则4. 均匀与非均匀变形5. 共轴递进变形与非共轴递进变形6.温度、压力和孔隙流体压力对岩石力学性质的影响第3章地质构造分析的力学基础？2021/7/28构造地质学-李强5构成地壳的各种岩层和岩体，在地壳运动所引起的地应力作用下，发生变形和变位，形成各种各样的地质构造，研究地质构造，除了观察、描述各种构造形态外，还必须研究地应力的活动规律，将这种规律与地壳的构造发生，发展联系起来，以指导矿产勘查、工程建筑、地震地质等研究工作。地质构造的力学分析是建立在现代固体变形

3、理论和流变学理论基础上，应用弹性、塑性、强度、流变理论，对野外所见各种构造进行分析。是认识构造的重要途径。2021/7/28构造地质学-李强6一、外力、内力和应力1.外力：一物体作用（施加）在另一物体上的力①面力：②体力：重力、磁力2.内力：物体内部质点之间的相互作用力①固有内力-自然状态粒子力②附加内力-派生粒子力2021/7/28构造地质学-李强7一、外力、内力和应力2021/7/28构造地质学-李强8dTdTdPMdAdNdT3.应力：作用在物体内任意截面单位面积上的附加内力表示：σ＝P／A(orσ＝dP／

4、dA)P―附加内力,A―截面积正应力：σ＝dN／dA(压为正，拉为负)剪应力：τ＝dT／dA(逆时针为正，顺时针为负)2021/7/28构造地质学-李强9二、应力状态和应力椭球1.弹性力学证明：任何受力物体内部总能够找到三个相互垂直的面，其上只有正应力而无剪应力2.主平面：S1,S2,S33.主应力：σ1(最大),σ2(中间),σ3(最小)4.应力差：σ1-σ3σ2σ1σ3σ1σ2σ32021/7/28构造地质学-李强105.主应力轴：σ1，σ2，σ3的方向线6.应力椭球：以σ1，σ2，σ3为主轴的椭球体直观表达

5、物体受力状况7.应力椭圆：应力椭球的三个主切面2021/7/28构造地质学-李强11PN1mA1P1T1αA0α三、二维应力分析―摩尔圆图解法1.单轴应力状态的二维应力分析2021/7/28构造地质学-李强122021/7/28构造地质学-李强13讨论当α=0°时，cos2α=1,则δ=δ1，所以在与拉张或挤压方向垂直的截面上正应力最大；当α=0°时，sin2α=0,则τ=0，所以在与拉张或挤压方向垂直的截面上无剪应力。当α=45°时，sin2α=1,则δ=1/2δ1，所以在与拉张或挤压方向呈45°的截面上剪应力

6、最大-最大剪切面。当α=90°时，δ=0,则τ=0，所以在平行于作用力的截面上既无正应力，也无剪应力。2021/7/28构造地质学-李强14Oσ2=0τσDD′c(σ1/2,0)α2α(τα,σα)(σ1,0)AEF任意相互垂直的截面上：σ1=σα+σβτα=-τβ2021/7/28构造地质学-李强15σ2σDD′α2ασ1τ2.双轴应力状态的二维应力分析2021/7/28构造地质学-李强16a)静水拉伸b)一般拉伸f)单轴压缩g)一般压缩h)静水压缩c)单轴拉伸d)拉伸压缩e)纯剪应力3.八种应力状态的二维应力

7、摩尔圆特征2021/7/28构造地质学-李强17四、三维应力分析1.三维应力2021/7/28构造地质学-李强182.三维应力莫尔圆2021/7/28构造地质学-李强191.应力场：受力物体内部各点瞬时应力状态的组合均匀应力场：各点应力状态相同（可以按点应力方法处理）2.构造应力场：地壳内一定范围内某瞬时构造应力状态的组合分类：按规模分为：局部、区域、全球按时间分为：现代、古代表示方法：应力迹线主应力和剪应力方向轨迹图-表示方向应力(最大主应力和剪应力)值等值线图-表示大小五、应力场、构造应力场、应力轨迹和应力集

8、中2021/7/28构造地质学-李强202021/7/28构造地质学-李强214.应力集中问题在岩石先期断裂的端点、拐点、分支点、错列点和交汇点容易出现应力集中，其结果是最先遭到破坏2021/7/28构造地质学-李强225.地应力的概念各种地质构造均是岩石变形的产物，而岩石变形是由地壳内的力的作用引起，地壳内单位面积上的力称为地应力，研究地质构造所涉及的应力均是指地应力。