第3章构造分析的力学基础(下)2012.pptVIP

（5）时间(time) ① 应变速率 ：应变速率高，可以加快岩石的变形速度，缩短塑性变形阶段，降低岩石的韧性，表现为脆性变形。应变速率的降低，使岩石的屈服极限降低，变成韧性。 ② 蠕变与松弛 ：当作用于岩石的应力保持长期不变时，岩石的应变会随应力作用时间的延长而逐渐加大，称为岩石的蠕变(creep)。 在岩石受力变形的过程中，若待应力和应变达到一定值以后就维持应变量不变，则所需持续作用的应力值会随时间的延长而逐渐减小，称为岩石的松弛(relaxation)。 ③ 重复受力： 如果对岩石重复施力，虽然每次作用应力没有达到岩石的强度极限，但是只要达到某个临界值以上，并且有足够的重复次数，岩石同样会发生破裂，称为疲劳现象。 返回 要求熟练掌握的概念和要点 单轴二维应力状态的表达式 应力莫尔圆：推导，圆上一点的意义 各种类型应力圆表示的应力状态 纯剪应力状态 应变椭球体：主应变轴，主应变面 递进变形：共轴 / 非共轴递进变形 库仑剪破裂准则：公式，剪裂角，内摩擦角 岩石变形的三个阶段 影响岩石变形的因素 思考： ●单轴应力状态时，外力P1大小方向不变，不同斜截面上的合应力大小是否不变？ ●单轴应力状态时，与主应力方向平行的截面上应力状态如何？ ●应变椭球体中，最大主应变轴是否与最大主应力轴保持一致？ ●决定岩石破坏与否的主要因素是最大主应力σ1还是主应力差σ1－σ3？ ●增大围压是否可以提高岩石强度？ εi 表示全量应变，Δεi 表示增量应变： A. 全量应变； B. 增量应变：不同变形域的变形特点 2、共轴递进变形与非共轴递进变形 （1）共轴递进变形 在递进变形过程中，如果各增量应变椭球的主轴始终与有限应变椭球的主轴一致，这种变形称为共轴递进变形。 递进纯剪切变形是共轴递进变形的典型实例。 （2）非共轴递进变形 递进简单剪切是非共轴递进变形的典型实例，其有限应变椭球的主轴方位随着剪切应变量的增加而改变。 主轴方位：单剪－旋转（非共轴）；纯剪－没旋转（共轴） 纯剪 单剪 （图中的填色区域为伸长区，空白区为收缩区） 图3-21 递进单剪应变中的应变椭圆序列 第四节 岩石变形行为及影响因素 一、岩石变形的阶段 二、岩石的力学性质 三、岩石的脆性破坏 四、影响岩石变形行为的因素 返回 一、岩石的变形阶段 1、弹性变形(elastic deformation)（OB段）： 岩石在外力作用下，当外力解除后，又完全恢复到变形前的状态。 岩石内部质点发生位移，吸收了一定量的位能，并在外力解除后释放。 2、塑性变形(plastic deformation) （BD段）： 当应力超过岩石弹性极限后，变形岩石不能恢复到其原来的形状。 本质为质点间的滑移。 3、断裂变形(ruptural deformation) （DE段） ： 当应力达到或超过岩石的强度极限，岩石内部的结合力遭到破坏，产生破裂面，岩石失去完整性。 返回 影响岩石变形的岩石力学性质主要有： 1、岩石的弹性和塑性 2、岩石的脆性和韧性 3、岩石的刚性 4、岩石的粘性 二、岩石的力学性质 1、岩石的弹性(elasticity)和塑性(plasticity) 岩石在外力作用下发生变形。当外力取消后，又恢复到变形前的状态，岩石的这种力学性质称为弹性，这种变形称弹性变形。 图3-22 韧性材料拉伸时的应力－应变曲线 当应力超过岩石的弹性极限，即使外力去掉后，岩石也不能完全恢复到原来的状态，从而使一部分变形保留下来，这种变形称塑性变形，岩石的这种性质称为塑性。 塑性变形的微观解释：质点的滑移。 粒间滑移：岩石颗粒之间的位移，颗粒大小、形态不变。 粒内滑移：岩石颗粒内部的质点(原子)位移滑动。 粒内滑移分为：(1)平移滑动(2)双晶滑动。 2、岩石的脆性(brittleness)和韧性(toughness) 岩石受力后，若在破裂前，只能承受很小的变形时，称为岩石的脆性，脆性强的岩石，受力变形后很快就会发生破裂。 图3-23 OD段曲线很短，说明承受变形的能力很弱。 图3-23 脆性材料的应力－应变曲线（拉伸） 岩石受力后，若在破裂前能承受较大的变形而不失去连续完整性时，称为岩石的韧性，韧性强的岩石不易被拉段，表现在图3中OAD段曲线很长，说明承受变形的能力很强。 图3-23 韧性材料的应力－应变曲线（拉伸） 3、岩石的刚性(rigidity) 岩石不易发生变形的性质，称为刚性。理想的刚性在任何应力作用下都不会发生任何变形，岩石不是理想的刚体，且不同的岩石相对的