地质构造分析的力学基础课件.ppt

构造地质学3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.2 变形分析 3.3 影响岩石力学性质 与岩石变形的因素 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 地壳中地质构造是地壳中的作用力达到和超过岩石的强度极限或屈服极限, 岩石发生构造变形而形成的, 所以, 地质构造的形成与力之间存在着密切的依存关系. 要研究地质构造的成因, 形成机制, 发展和组合规律, 就要研究力在地壳中的分布规律, 活动规律, 变化规律, 时间和空间规律, 要研究地质构造与作用力的之间的几何和空间关系, 从而由地质构造的特征去追溯地质历史时期作用力的方式、方向和大小, 及其时空变化规律 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 1. 外力的概念: 对于一个物体来说, 另一个物体施加于这个物体的的力称为外力. 外力又可分为面力和体力两种类型: 面力: 通过接触面作用于物体的力 体力: 物体内每一个质点都受到的力, 它不通过接触, 而是相隔一定的距离相互作用, 如太空星球之间的吸引力, 物体的重力等 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 1. 外力的概念: 2. 内力的概念: 物体内部各部分之间的相互作用力叫内力 内力又可分为固有内力和附加内力两种类型: 固有内力: 一物体未受外力作用时, 其内部质点之间存在的相互作用力, 这种相互作用力使各质点处于相对平衡状态, 从而使物体保持一定的形状, 这种力称为物体的固有内力. 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 1. 外力的概念: 2. 内力的概念: 附加内力: 物体受到外力作用时, 其内部各质点的相对位置发生了变化, 它们之间的相互作用力也发生了变化, 这种物体内部内力的改变量称为附加内力 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 1. 外力的概念: 2. 内力的概念: 3. 应力的概念: 一物体受外力P 的作用, 物体内部产生与外力作用相抗衡的附加内力p, 将物体沿截面A切开, 取其中一部分, 此时, 截面A 上的附加内力与外力P 大小相等, 方向相反. 应力 可定义为受力物体内任意一截面单位面积上的附加内力. 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 3. 应力的概念: 应力 : 受力物体内任意一截面单位面积上的附加内力. 写为: s=P/A 应力的单位是帕斯卡(Pa)或兆帕(MPa), 并规定, 挤压力为“正”, 拉张力为“负”. 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 4. 附加内力的分解 在物体内任意选取一个与外力作用方向不相垂直的小截面dF, 作用于截面dF 上的附加内力为dP , 根据平行四边形法则, 可将内力dP 分解为垂直于截面dF 的分力dN , 及平行于截面dF 的分力dT. 3 地质构造分析的力学基础 3.1 应力分析 3.1.1 有关力的一些概念 4. 附加内力的分解 合应力: sf=dP/dF 正应力: 垂直于截面dF上的应力 s=dN/dF 剪应力: 平行于截面dF 上的应力 t=dT/dF 规定: 顺时针剪切为“负”, 逆时针剪切为“正” 3 地质构造分析的力学基础