地质构造分析的力学基础ppt课件.ppt

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1、第三章地质构造分析的力学基础应力应变岩石的力学性质与岩石的破裂应变——变形与应变变形：地壳内岩石受到应力作用，内部各个质点经受了位移，从而使岩石的初始形状、方位或位置发生改变，这种改变通常称为变形。变形的基本方式包括：拉伸、挤压、剪切、弯曲和扭转。变形是由应变度量的。应变可以是长度变化（线应变）、角度变化（角应变）或体积变化（体应变）。第三节有关应变的几个基本概念1、线应变：变形前后物体中线段的相对伸长或缩短称为线应变。下列几个量描述线应变1）伸长度（线应变）：变形前后单位线段长度的改变量。L0L1e=

2、(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负在拉伸或压缩情况下，变形物体不仅会在拉伸或压缩方向上（纵向上）产生变形，而且在与之垂直的方向上（横向上）产生应变（e0）。e0=b/b0，b=b-b0e=(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负L0L1b1b0在弹性应变范围内，横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一个常数。称为泊松比。属于物质的一种物理常数，与外力无关。=

3、e0/e

4、e=(L1-L0)/L0e—伸长为正；缩短为负L0L1b1b0—2）长度比：变形后线段长度与变形前线段长度之比。s=L/L

5、0=（L0+L）/L0=1+e3)平方长度比（）：=s2=（1+e）2第三节有关应变的几个基本概念线应变实例2、剪应变：变形前相互垂直的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量（）为角剪应变，其正切为剪应变。=tan顺时针为正，逆时针为负。第三节有关应变的几个基本概念3、体积应变：变形前后体积的变化量。=（V-V0）/V0第三节有关应变的几个基本概念4、应变椭球体：变形物体内一点上变形前的一个单位圆球体在变形后变成一个椭球体—应变椭球应变椭球体内有三个互相垂直的主轴，沿主轴方向只有线应变而没有

6、剪应变，称之为应变主轴（应变主方向）。分别以1，2，3（或X,Y,Z）表示。椭球体的三个主轴的半径分别为√1，√2，√3。包含应变椭球体的任意两个主轴的平面叫做应变主平面。第三节有关应变的几个基本概念如果取椭球的几何中心为坐标圆点，取x，y，z轴分别平行于1，2，3方向，则应变椭球体方程为：第三节有关应变的几个基本概念通过椭球中心包含任意两个应变主轴的应变主平面与椭球相交为椭圆，称为应变椭圆。第三节有关应变的几个基本概念如果中间应变轴长度不发生变化，变形只发生在XZ面上，称为平面

7、应变。第三节有关应变的几个基本概念第三节有关应变的几个基本概念应变椭球的意义1代表最大延伸方向（物质运动方向），平行于构造岩中的拉伸线理方向；擦痕方向。第三节有关应变的几个基本概念应变椭球的意义与1垂直的面为一个张性面（YZ面），是张节理发育的方向。第三节有关应变的几个基本概念应变椭球的意义与3垂直的面（XY面)是一个挤压面，包括褶皱面。XY面第三节有关应变的几个基本概念均匀应变：物体内各点的应变特征相同的变形。其特征是：变形前的直线，变形后仍是直线，变形前的平行直线，变形后仍然平行。物体内各

8、点的应变性质相同（大小和方向相同），否则为非均匀应变。二者是相对的，与变形方式无关5、均匀应变和非均匀应变第三节有关应变的几个基本概念纯剪单剪假设是均匀变形的情况下，根据物体内质点的位移方式和形态变化讨论其变形（应变）方式时划分的6、纯剪切、简单剪切7、共轴应变与非共轴应变共轴应变（非旋转应变）：物体内变形前与应变主轴平行的直线，在变形后方向不变，只是长度发生变化。如挤压和拉伸非共轴应变（旋转应变）：物体内变形前与应变主轴平行的直线，在变形后方向和长度都发生变化。简单剪切变形或一般变形。主要是根据物质线

9、的变化衡量的第三节有关应变的几个基本概念第三节有关应变的几个基本概念8、无限小应变：当畸变很小，伸长度或剪应变无限地接近0时，称为无限小应变；无限小应变中，剪应变值等于角剪切9、有限应变：在地质应用中，实际应变都很大，在e或不超过0.01时称为无限小应变，否则称为有限应变。第三节有关应变的几个基本概念10、全量应变：以初始形态为基准度量的应变称为全量应变；11、以前一阶段的应变为参照度量的应变称为增量应变。ab12、递进变形——变形初始状态至最终状态之间，增量应变的叠加过程。用于理解和描述变形过程

10、（演化）。第三节有关应变的几个基本概念第四节岩石的力学性质与岩石的破裂1）弹性变形阶段一、岩石变形的阶段虎克定律：=EeE:弹性模量或杨氏模量2）塑性变形阶段一、岩石变形的阶段2）塑性变形阶段与屈服极限一、岩石变形的阶段3）应变硬化阶段一、岩石变形的阶段4）强度极限与破裂变形阶段抗压强度、抗张强度和抗剪强度一、岩石变形的阶段5）常见岩石类型的强度极限一、岩石变形的阶段1）围压大理岩二、影响岩石力学行为的主要因素第四节岩石的力学性质与岩石的