地质构造力学分析.ppt

地质构造力学分析
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任务1 应力及应力分析
任务2 变形与应变分析
任务3 岩石力学性质及其影响因素分析
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地应力是指在自然状态下组成地壳的岩层、岩体内部分布的应力。
在地质历史时期中曾经存在于地层岩石内的地应力，称为古地应力，
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现代地应力则可以用仪器直接测定，如在地震地质、矿山开采、工程地质等方面经常采用仪器直接测定。
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构造应力场
地壳中受力岩层或岩体中，由某一瞬时应力状态组成的有规律地分布和变化空间，称为构造应力场。
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任务2 变形与应变分析
1. 变形
变形的概念
当物体受到外力作用时，组成物体各个质点间的相对位置就会发生变化，这种变化称为变形。
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当物体受到外力作用后，表现为物体形状的变化时，称为形变。
当物体受到外力作用后，表现为物体体积的变化时，称为体变。
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岩石变形的基本方式
（1）拉伸变形：
（2）压缩变形：
（3）剪切变形：
（4）弯曲变形：
（5）扭转变形：
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图2-11 岩石变形的基本形式
(a)拉伸；(b)压缩；(c)剪切；(d)弯曲（上图为横弯曲，下图为纵弯曲）；(e)扭转
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可归纳为两大类：均匀变形和非均匀变形
均匀变形指变形物体内各部分变形性质、方向和大小都相同的变形。
非均匀变形指变形物体内各部分变形性质、方向和大小均不相同的变形。
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2. 应变
应变是变形量大小的量度，用来度量变形物体的体积或形状的改变量。
线应变
物体变形前后的相对伸长或缩短称为线应变。
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纵向线应变为：
横向线变形为：
图2-12 单向拉伸变形
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在弹性变形范围内，一种材料的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一个常数，这个常数（µ）称为泊松比，即：
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剪切应变
物体在剪切力的作用下发生变形，变形后的任一截面相对其原来的位置发生了一定角度的旋转，这种应变称为剪切应变（也叫角应变）。
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图2-13 剪切变形
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体应变
体应变是体积变化量（V-V0）与原体积V0之比，也称膨胀度，即：
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3. 岩石的变形阶段
随着外力的增加，岩石的变形要经历弹性变形、塑性变形和断裂变形三个阶段。这三个变形阶段既是相互联系的，又是相互过渡、依次发生的。
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图2-14 塑性材料拉伸时的应力应变曲线图
σa-比例极限；σb-弹性极限；σc-屈服极限；σd-强度极限；
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弹性变形
当物体在外力作用下发生变形，取消外力后能完全恢复到变形前状态的变形，称为弹性变形。弹性变形的主要特点是符合虎克定律。
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塑性变形
在应力超过岩石的弹性极限时，即使卸去外力，变形也不能完全消失，而会出现剩余变形。这种变形称为塑性变形。
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断裂变形
当应力达到或超过岩石的强度极限时，岩石内部的结合力就遭到了破坏，岩石将产生断裂变形。这时岩石就失去了连续完整性，产生断裂面。
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