第三章-3力学分析基础---岩石变形行为ppt课件.ppt

《第三章-3力学分析基础---岩石变形行为ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、讨论题：应变什么是线应变，剪应变？挤压/拉张力或剪切力与线应变和剪应变是怎样联系的？应变椭球体中的主应变面（XY，YZ,XZ）面与主应力有什么关系？*递进变形的概念对构造分析有什么意义？*在Flinn图解中，三种形态的应变椭球体分别反映岩石受到何种变形？其可能的受力方式是什么？地质构造分析的力学基础3.1应力3.2应变3.3岩石变形行为3.3岩石变形行为一般实验条件下岩石的变形行为岩石的脆性破坏影响岩石变形的因素岩石的塑性变形机制3.3.1一般实验条件下的岩石变形行为三轴压力机实验温压可达到1000MPb,800℃用流体压力模拟围压3.3.1一般

2、实验条件下的岩石变形行为岩石变形阶段弹性变形阶段弹性极限塑性变形阶段强度（极限）断裂变形阶段岩石抗压强度>>>抗拉强度3.3.1一般实验条件下的岩石变形行为岩石变形阶段材料性质脆性材料：断裂发生前应变量<5％韧性材料：断裂发生前应变量>10％材料性质？花岗岩橡胶粉笔馒头沥青3.3.2岩石的脆性破坏试验和自然界宏观破裂的主要形式张裂——位移方向垂直于破裂面剪裂——位移方向平行于破裂面3.3.2.1库仑剪破裂准则问题的提出岩石实验中破裂面与应力圆中最大剪应力作用面不一致自然界岩石实际共轭剪裂面夹角也不是90°库仑准则的核心剪破裂不仅与剪应力有关，

3、而且与正应力有关经验公式max3.3.2.1库仑剪破裂准则问题的提出岩石实验中破裂面与应力圆中最大剪应力作用面不一致自然界岩石实际共轭剪裂面夹角也不是90°库仑准则的核心剪破裂不仅与剪应力有关，而且与正应力有关经验公式3.3.2.1库仑剪破裂准则表达式：τ＝τ０＋μσnτ——剪破裂发生时的剪应力τ０——当σn＝０时岩石的抗剪强度（又称岩石内聚力）上式可改写成τ＝τ0＋σn·tgφ截距为τ0的直线方程3.3.2.1库仑剪破裂准则麻烦的“角”φ——内摩擦角——剪裂角2——共轭剪裂面之间的夹角——应力分析中斜截面与主平面之间的夹角，或主应力与截

4、面法线之间的夹角2＝90°－φ＝45°－φ/22＋2＝180°(＋＝90°)σnττ0φ22φ3.3.2.1库仑剪破裂准则复习：关于1，主平面（主平面法线方向）截面法线，//n方向库仑剪破裂准则剪裂面与“角”φ——内摩擦角２——共轭剪裂面之间的夹角——应力分析中斜截面与主平面之间的夹角，或主应力与截面法线之间的夹角２＝90°－φ＝45°－φ/22＋2＝180°(＋＝90°)φ/2最大剪应力作用面主平面45°实际破裂面3.3.2.1库仑剪破裂准则剪裂面与“角”φ——内摩擦角２——共轭剪裂面之间的夹角

5、——应力分析中斜截面与主平面之间的夹角，或主应力与截面法线之间的夹角２＝90°－φ＝45°－φ/22＋2＝180°(＋＝90°)3.3.2.2莫尔剪破裂准则进一步观察表明，φ（内摩擦角）与围压、岩石性质有关，不是一个常量，因此τ＝f(σn)例如，砂岩：φ〧４５°（图A），页岩：φ〧２３°（图B）此外，实验证明，φ随围压增大而减小（图B）3.3.2.3破裂准则评价“准则”初步描述了破裂过程的真实物理模式“准则”与实验结果仍有较明显不一致预计的单轴抗压与抗张强度之比都过低莫尔包络线与实际的斜率不严格一致尽管存在一些不足，“准则”仍然是较

6、为合乎实际的，广泛用于构造地质和岩石力学分析3.3.3影响岩石变形行为的因素岩石变形行为大小方式组成结构构造围压温度流体/溶液孔隙压力时间作用力岩石力学性质变形条件3.3.3.1岩石各向异性对变形的影响面构造对岩石抗压强度存在很大影响层理、面理、破裂面、先存软弱面抗压强度与σ1/先存面理之间夹角的实验关系曲线，反映当接近30时，岩石的抗压强度最低3.3.3.1岩石各向异性对变形的影响σσ1与先存面理的夹角3.3.3.2围压围压增大，岩石强度极限得到提高，韧性增强3.3.3.3温度温度升高，使岩石韧性增大，屈服极限降低3.3.3.3温度温压关

7、系密切岩石圈环境中，温度和压力随着深度的增加而升高脆性-韧性转换所需的围压与温度成反比地壳中脆韧性转换带深度挤压环境中位于3.5公里在拉伸环境中深达１５公里——与围压小有关3.3.3.4孔隙流体和孔隙流体压力岩石中的流体有利于物质迁移，促进压溶、重结晶（塑性变形）作用进行，降低岩石强度当孔隙流体压力大到几乎等于围压时，可以使岩石产生浮起效应3.3.3.4孔隙流体和孔隙流体压力孔隙流体压力可抵消一部分围压，减小有效围压（Ｐe＝ＰＣ－ＰＰ），从而降低岩石强度，易于脆性破坏发生3.3.3.5时间：应变速率应变速率ε应变速率大（快速施力），易于脆性变形应

8、变速率小（缓慢施力），利于塑性变形。小应变速率降低岩石屈服极限，使脆性材料具有韧性特征。沥青问题的延续——变形性状与时间的关系？蜡烛？3