地質(zhì)構(gòu)造分析的力學基礎(chǔ)ppt課件

1、（1力的分解：任何力可以分解為相互垂直的力的分解：任何力可以分解為相互垂直的兩個分力；兩個分力； （2力的合成：任何兩個分力可合成一個合力，力的合成：任何兩個分力可合成一個合力，合成用平行四邊形法則；合成用平行四邊形法則； n外力和內(nèi)力的相對性外力和內(nèi)力的相對性尺度。尺度。I IIIIIA0A0P PP PAAnn00A0A0AAnnA0A0AAA0A0留意：方向與材料力學中的規(guī)定相反留意：方向與材料力學中的規(guī)定相反x xy xzyx y yzzx zy zx xy xzyx y yzzx zy z單軸應(yīng)力狀態(tài)單軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài)雙軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)三軸應(yīng)力狀態(tài)單軸應(yīng)力狀態(tài)：物體僅受到

2、x方向的作用力為s1 而其它方向的正應(yīng)力和剪應(yīng)力均為零。 s s = P / A= P / A = P / A0 cos = P / A0 cos =s1cos=s1cos s= ss= s cos cos =s1cos2 =s1cos2 =s1/2(1+cos2 =s1/2(1+cos2 ) )t = st = s sinsin =s1sin =s1sin coscos =1/2s1sin2 =1/2s1sin2 PPAssA0PPAssA0PPAssA0構(gòu)造應(yīng)力場：構(gòu)造應(yīng)力場： 一個有固定邊界形一個有固定邊界形狀和邊界力的地質(zhì)體內(nèi)狀和邊界力的地質(zhì)體內(nèi)所有點的主應(yīng)力和最大所有點的主應(yīng)力和最大

3、剪應(yīng)力是按一定規(guī)律分剪應(yīng)力是按一定規(guī)律分布的。這種在構(gòu)造力的布的。這種在構(gòu)造力的作用下主應(yīng)力或最大剪作用下主應(yīng)力或最大剪應(yīng)力的瞬時空間排列即應(yīng)力的瞬時空間排列即為構(gòu)造應(yīng)力場。為構(gòu)造應(yīng)力場。應(yīng)力跡線應(yīng)力網(wǎng)應(yīng)力跡線應(yīng)力網(wǎng)格）：格）： 將各點主應(yīng)力將各點主應(yīng)力或最大剪應(yīng)力按方或最大剪應(yīng)力按方位用直線或曲線連位用直線或曲線連接起來的圖形稱為接起來的圖形稱為應(yīng)力跡線或應(yīng)力網(wǎng)應(yīng)力跡線或應(yīng)力網(wǎng)格。格。l變形：地殼內(nèi)巖石受到應(yīng)力作用，內(nèi)部各個質(zhì)點變形：地殼內(nèi)巖石受到應(yīng)力作用，內(nèi)部各個質(zhì)點經(jīng)受了位移，從而使巖石的初始形狀、方位或位經(jīng)受了位移，從而使巖石的初始形狀、方位或位置發(fā)生了改變，這種改變通常稱為變形。置發(fā)

4、生了改變，這種改變通常稱為變形。l變形的基本方式包括：平移、旋轉(zhuǎn)、體變和形變變形的基本方式包括：平移、旋轉(zhuǎn)、體變和形變l變形是由應(yīng)變度量的。應(yīng)變可以是長度變化線變形是由應(yīng)變度量的。應(yīng)變可以是長度變化線應(yīng)變）、角度變化角應(yīng)變或體積變化體應(yīng)應(yīng)變）、角度變化角應(yīng)變或體積變化體應(yīng)變）變）形變的五種基本類型：拉伸、緊縮、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)。形變的五種基本類型：拉伸、緊縮、剪切、彎曲和扭轉(zhuǎn)。L0L1e = (L1 - L0 )/ L0 _e 伸長為正；縮短為負伸長為正；縮短為負e = (L1 - L0 )/ L0 _e 伸長為正；縮短為負伸長為正；縮短為負L0L1b1b0e = (L1 - L0 )/ L0

5、 _e 伸長為正；縮短為負伸長為正；縮短為負L0L1b1b0 v包含應(yīng)變橢球體的任意兩包含應(yīng)變橢球體的任意兩個主軸的平面叫做應(yīng)變主個主軸的平面叫做應(yīng)變主平面。平面。 平面應(yīng)變 巖石變形的階段巖石變形的階段虎克定律：虎克定律：=Ee=EeE: E: 彈性模量或楊彈性模量或楊氏模量氏模量大理巖大理巖圍壓增大，圍壓增大，巖石強度巖石強度極限提高，極限提高，延性增強。延性增強。圍巖增加圍巖增加一個大氣壓一個大氣壓 軸向破裂軸向破裂3.5 MPa 單剪破裂單剪破裂 35 MPa 共軛剪切100 MPa (1kbar) 多組破裂多組破裂面，整體表現(xiàn)為韌性變形面，整體表現(xiàn)為韌性變形不同圍壓下大理巖的試驗變形

6、表現(xiàn)不同圍壓下大理巖的試驗變形表現(xiàn):snss2 2溫度溫度玄武巖玄武巖 溫度升高，巖溫度升高，巖石韌性增大，屈服石韌性增大，屈服極限降低。極限降低。 溫壓關(guān)系密切 巖石圈環(huán)境中，溫度和壓力隨著深度的增加而升高 脆性-韌性轉(zhuǎn)換所需的圍壓與溫度成反比 地殼中脆韌性轉(zhuǎn)換帶深度 擠壓環(huán)境中位于3.5公里 在拉伸環(huán)境中深達公里與圍壓小有關(guān)Pe=Pc-PfPe=Pc-PfPe=Pc-PfPe=Pc-PfYule Yule 大理巖，圍壓大理巖，圍壓50MPa, 50MPa, 溫度溫度500500C C常溫常壓下一些巖石的強度極限表常溫常壓下一些巖石的強度極限表間的夾角，稱為剪裂角間的夾角，稱為剪裂角a)a)。共軛剪切破裂面之間的銳夾共軛剪切破裂面之間的銳夾角，稱為共軛剪裂角角，稱為共軛剪裂角2a)2a)