岩石力学性质ppt课件.ppt

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1、构造地质学StructralGeology第5章岩石力学性质主讲谢洪波河南理工大学资源环境学院7/27/20211河南理工大学谢洪波岩石力学性质的几个基本概念影响岩石力学性质的因素岩石变形的微观机制岩石断裂准则7/27/20212河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强度材料抵抗外力(载荷)作用下产生破坏的能力静力强度材料抵抗由静载荷产生应力破坏的能力抗压强度抗拉强度抗剪强度抗弯强度7/27/20213河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强度静力强度硬度材料抵抗其它较

2、硬物体的压入能力7/27/20214河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强度静力强度硬度弹性材料在外力的作用下产生变形，外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质弹性变形弹性材料(胡克固体)7/27/20215河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强度静力强度硬度弹性塑性材料在外力的作用下产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂纹的性质塑性变形(永久变形)塑性材料弹塑性材料7/27/20216河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强

3、度静力强度硬度弹性塑性脆性材料在外力的作用下直到破裂前无明显塑性变形而发生突然破坏的性质脆性材料特点：抗压强度>>抗拉强度7/27/20217河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的力学性质强度静力强度硬度弹性塑性脆性韧性材料在冲击外力和震动荷载作用下，材料能吸收大量的能量，产生一定变形而不致破坏的性质韧性材料特点：具有较高的抗拉、抗压强度脆性材料断裂发生前塑性变形<5％脆-韧性材料断裂发生前塑性变形5％～10％韧性材料断裂发生前塑性变形>10％7/27/20218河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几

4、个基本概念材料的主要力学性质流体的主要力学性质流体在任何微小剪切力的作用下能产生连续变形的物质粘性流体所具有的抵抗两层相对滑动速度(抵抗变形)的性质——粘性系数μ快层慢层内摩擦力↓粘性应力(剪切性质)速度梯度粘性系数μ(动力粘度)速度梯度为1时，单位受力面积上，流体层之间内摩擦力的大小能干性(发生塑性流变的程度)不易发生塑性变形的岩层——能干岩层，其能干性较强，或称强岩层反之，为不能干或弱岩层7/27/20219河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的主要力学性质流体的重要力学性质流体粘性牛顿内摩擦(

5、粘性)定律牛顿流体7/27/202110河南理工大学谢洪波1岩石力学性质的几个基本概念材料的主要力学性质流体的重要力学性质岩石的变形阶段弹性区塑性区破坏弹性变形阶段屈服极限σy比例极限σπ线弹性变形非线弹性变形塑性变形阶段强度极限σB应变硬化断裂变形阶段脆性破裂张裂、剪裂张裂剪裂抗压强度>抗剪强度>抗张强度7/27/202111河南理工大学谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因岩石成份、结构、构造差异各向异性如：层状岩石受压可形成褶皱，而块状的各向同性岩石一般无法显示出褶皱变形来7/27/202112河南理工大学

6、谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因围压温度孔隙流体时间提高韧性强度极限弹性极限高围压使岩石的质点彼此接近，增强了内聚力7/27/202113河南理工大学谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因围压温度孔隙流体时间提高韧性降低强度极限弹性极限雌黄铁矿闪锌矿温度增高，使岩石质点的热运动增强减弱了质点之间的联系能力7/27/202114河南理工大学谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因围压温度孔隙流体时间溶液弹性极限和强度下降韧性增强流体压力降低强度溶液分子进入晶格，使矿物分子之间的凝聚力下降溶液有利于重结晶作用的发

7、生，容易发生塑性变形有效正应力下降7/27/202115河南理工大学谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因围压温度孔隙流体时间应变速率快速：脆性，强度较缓慢：塑性，强度下降重复受力破裂所需的应力降低蠕变保持应力不变，随时间延长，变形继续缓慢增加的现象松弛应变保持不变时，应力随时间增长逐渐下降的现象耐力极限低于该应力值，无论如何增加受力次数，均无法使岩石破裂7/27/202116河南理工大学谢洪波2影响岩石力学性质的因素内因外因围压温度孔隙流体时间流变学概要流变学研究介质内部质点的变形和流动考虑时间因素把液体和固体

8、统一看待(基本思想)只要有足够的时间，任何岩石在任何应力下都能流动——“万物皆流”7/27/202117河南理工大学谢洪波3岩石变形的微观机制脆性变形机制塑性变形机制岩石成分的微观差异颗粒楔入晶体错位……应力集中碎裂作用碎裂旋转运移碎裂流7/27/202118河南理工大学谢洪波3岩石变形的微观机制脆性变形机制塑性变形机制晶内滑动和位错滑动位错蠕变多边形化作用动态重结晶作用