岩石物理学5(岩石变形).ppt

《岩石物理学》授课人:黄文新地球物理与石油资源学院长江大学联系方式:E-mail:******@yangtzeu.******@tel:8060418(o)**********Date1地球物理与石油资源学院《岩石物理学》《岩石物理学》Date3地球物理与石油资源学院第5章岩石的变形在力的作用下,岩石原始的长度、体积和形状都会发生变化。受力后变形是岩石最常见的力学性质。本章重点介绍与岩石有关的变形特点,特别是在地球内部高温高压环境下岩石的变形特征。(stress)—1应力的概念作用在岩石内部O点的力可以这样来描述():对于通过O点的任意方向OP(v),设想有一个与OP垂直且面积为δS的小切面,该切面所切开的两部分之间存在相互作用力δF(这里忽略力矩不计),我们把:(5—1)定义为在O点相应于OP方向的应力。2019/3/235地球物理与石油资源学院第二,应力不仅与岩石内部的受力情况有关,而且与切面方向ν的选择也有关。(stress)定义中包括两个重要概念:第一,应力是单位面积上的作用力;岩石力学中规定压应力为正,拉应力为负。这与弹性理论中关于应力正负的****惯规定恰好相反。采用这样的规定,有两方面的原因:第一,在地球科学中,地球介质所受力多为压应力,而不是张应力;第二,在土力学、构造地质学等与岩石力学有密切联系的学科中,已经采用了压应力为正的规定。因此,岩石力学中尽管许多公式的形式与弹性力学一致,但要注意,应力正负的规定是与弹性力学相反的。Date6地球物理与石油资源学院如果在O点选择一组正交的坐标((x1,x2,x3),用σi,j(i,j=1,2,3)表示法线为i方向切面上j方向的应力,将得到九个量。(stress)(5—2),若某一法线为ν的切面上求得的应力矢量T与ν方向一致,则该切面上剪应力必定为零。这时称ν方向为该点的主方向,相应的切面为主平面,主平面上的正应力称为主应力。可以证明,在任何一点都存在着三个主方向,而且这三个主方向互相垂直。(stress)在岩石力学中,经常取三个主方向为坐标轴,在这种坐标系中,应力张量有非常简单的形式。若把主应力记为σ1σ2和σ3,则应力张量为:在岩石力学中,我们总是规定:即用σ1代表最大主应力,用σ2代表最小主应力,而σ3则表示中等主应力。(stress)处理地质间题时,常用的应力符号:σν垂直方向的主应力,σHmax水平方向最大主应力,σHmin水平方向最小主应力来。(stress)1、没有构造应力的地壳上部的应力场所谓没有构造应力,就是只考虑岩石自重引起的应力场,并且假定岩石在水平方向没有变形。显然,σv=ρ*g*h(5—3)(5—4)其中ρ是岩石的密度,g是重力加速度,h是深度,ν是岩石的泊松比。Date10地球物理与石油资源学院