第03章地质构造的力学基础a探析.ppt

《构造地质学》;主要内容;要 点;主要内容;(一) 外力、内力和应力;3. 应力：σ＝P／A (or σ＝dP／dA) P―附加内力, A―截面积 1) 正应力：σ＝dN／dA (压为“+”，拉为“－”) 2) 剪应力：τ＝dT／dA (逆时针为“+”，顺时针为“－”);(二) 应力状态和应力椭球;1) 主平面：S1, S2, S3 2) 主应力： σ1(最大)，σ2 (中间) ，σ3 (最小).;2. 应力椭球：以s1， s2 ，s3为主轴的椭球体，用以直观表达应力状态. 应力椭球的三个主切面—应力椭圆.;3.常见的几种应力状态： 1) 单轴 压缩：σ1﹥σ2＝σ3＝0 拉伸：σ1＝σ2＝0﹥σ3 2) 双轴 压缩：σ1﹥σ2﹥σ3＝0 平面: σ1﹥σ2＝0﹥σ3 3) 三轴：σ1≧σ2≧σ3 σ1＝σ2＝σ3﹥0：静水压力(只引起物体体积变化) ;4. 应力差（差异应力）：σ1-σ3，决定形态变化. 5. 平均应力：(σ1+σ2+σ3)/3＝σ. 决定体积的变化. 6. 偏应力: σ1’＝σ1－σ σ2’＝σ2－σ σ3’＝σ3－σ;7. 地壳一般应力状态： 1) 浅部：σ2＝σ3＝σ1 =σ1/3. V=0.25（岩石） 2) 深部：σ1＝σ2＝σ3＝ρgh，接近于静岩应力状态. ;(三) 二维应力分析―摩尔圆图解法;P1;;;1) a=0, t=0, s最大. 2) a=450, | t |=Max. 3) 任意两个相互垂直面上剪应力t大小相等，符号相反. ;例：已知：物体的σ1＝20 MPa, 求作： ①该受力物体的应力摩尔圆. ②求出法线与σ1成30°交角的斜面上的正应力和剪应力的值. ③求出与σ1成20°夹角斜面上的正应力和剪应力的值. ;2. 双轴应力状态的二维应力分析 ;思考题：测得一受力正方形物体对角线方向的斜面上正应力（s）和剪应力（t）分别为10MPa和20MPa，在另一与该斜面斜交的面上测得s和t分别为30MPa和10MPa 求: 该受力物体的平面应力摩尔圆、主应力的大小和方向。 ;3. 八种应力状态的二维应力摩尔圆特征 ;(四) 三维应力分析;2. 三维应力莫尔圆;(五) 构造应力场与应力集中;(五) 构造应力场与应力集中;3. 构造应力场的表示方法： 1) 方向—应力轨迹图. 2) 大小—应力等值线图. 通常：最大主应力和剪应力.;(五) 构造应力场与应力集中;主要内容;(一) 变形和应变的概念;2. 均匀变形：各部分的变形性质、方向、大小均相同： 1) 变形前的平面、直线变形后仍保持平面和直线. 2) 变形前相互平行的平面和直线变形后仍保持平行.;3. 非均匀变形：物体内部各部分变形的方向、大小和性质不一致. 非均匀连续变形可以分解成若干部分，按均匀变形的方法加以研究.;Date;4. 应变度量： 1) 线应变. 2) 剪应变：g＝tanf.;5. 主应变和应变主方向 在均匀变形条件下，变形物体内部总是可以截取这样一个立方体，其三个相互垂直的截面上只有线应变而无剪应变，这三个线应变称为主应变，这三个主平面称为主应变面. a) 最大应变主方向(λ1)或最大主应变轴(X or A)：最大伸长方向. b) 最小应变主方向(λ3)或最小主应变轴(Z or C)：最大压缩方向. c) 中间应变主方向(λ2)或中间主应变轴(Y or B). ;(二) 岩石变形的阶段;2. 比例极限sp：受力在这一数值以下，变形遵循胡克定律: s＝Ee. E-弹性模量;3. 强度极限sB：受力超过这一数值后，岩石发生破裂.;4. 应变硬化：已受变形的岩石，再次加载，其弹性极限有所增高的现象. ;5. 断裂变形. ;剪裂;6. 剪切破裂的主要参数： 1) 共轭剪破裂角：2q. 2) 剪裂角：q.;岩 石;8. 材料力学性质分类 1) 脆性材料：破坏前塑性变形＜5％的材料. 2) 韧性材料：破坏前塑性变形﹥10％的材料. 3) 脆－韧性过渡材料：以上两者之间.;9. 岩石主要韧性变形机制 1) 粒间滑动：如砂子的塑性变形. 2) 粒内滑动：;3) 压溶重结晶作用：;1. 库仑剪破裂准则：t =to+sm= to+ stgf to －内聚力 m－内磨擦系数(tgf ) f －内磨擦角 ;剪裂角q =45o-f/2;2. 莫尔剪破裂准则：Tn=f(sn) ;3. 格里菲斯准则(自习) 特点：来自数学推导.;1. 椭球方程;2. 特征要素： 1) 不变歪面和均变歪面：三轴应变椭球过l2的两个圆截面. 2) AB面：⊥C轴. 3) BC面：∥张裂面. 4) A轴.;(五) 递进变形;2. 全量应变和增量应变;3. 共轴递进变形和非共轴递进变形 1) 共轴递进变形：增量应变椭球的主