巖石的變形習(xí)性

1、01 巖石的變形習(xí)性1巖石的變形習(xí)性第一節(jié) 巖石的變形習(xí)性第二節(jié) 影響巖石變形習(xí)性的因素2一、實(shí)驗(yàn)條件下巖石變形習(xí)性二、巖石的脆性破裂三、塑性變形機(jī)制3一、實(shí)驗(yàn)條件下巖石變形習(xí)性 彈性變形 塑性變形 斷裂變形4 （一）彈性變形 物體在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力解除后，又完全恢復(fù)到變形前的狀態(tài)。符合虎克定律：= E e 應(yīng)力與應(yīng)變成正比5 （二）塑性變形 當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，再將應(yīng)力撤去，變形巖石已不能恢復(fù)原來的形狀，保留一定的永久變形，即塑性變形。 屈服點(diǎn)屈服應(yīng)力硬化褶皺就是一種塑性變形的表現(xiàn)形式之一蠕變6 （三）斷裂變形 任何巖石經(jīng)過彈性或塑性變形后，當(dāng)外力達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)失去連續(xù)的完整

2、性，產(chǎn)生破壞，即斷裂變形。一般規(guī)定：斷裂前塑性變形量在5%以下的為脆性材料；10以上的為韌性材料。脆性材料在破裂前沒有或有極小的塑性變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性，這種破裂稱為脆性破裂。在溫度和圍壓較低的情況下，常表現(xiàn)為脆性。但隨著溫度和圍壓的增高，巖石常表現(xiàn)出一定的韌性。7破裂面帶狀材料的韌性程度不同，其產(chǎn)生破裂的形式也不同8二、巖石的脆性破裂試驗(yàn)和自然界宏觀破裂的主要形式張裂位移方向垂直于破裂面剪裂位移方向平行于破裂面 張裂面剪裂面特點(diǎn)：）1平行于張裂面； ）1是兩組剪裂面的平分線；）兩組剪裂面相交于2軸.9（一）庫侖剪破裂準(zhǔn)則p2p2p1p1mn45巖石的抵抗剪切破裂的能力不僅與剪應(yīng)力有關(guān)

3、，而且和作用在該截面上的正應(yīng)力有關(guān)！ 巖石剪裂極限剪應(yīng)力： n n10 巖石剪裂極限剪應(yīng)力： n 上式可改寫成 0n tan 剪破裂發(fā)生時(shí)的剪應(yīng)力 當(dāng)n時(shí)巖石的抗剪強(qiáng)度（又稱巖石內(nèi)聚力）n為剪裂面上的正應(yīng)力。 為內(nèi)摩擦角，tan該點(diǎn)剪應(yīng)力：n 為內(nèi)摩擦系數(shù)。11庫侖剪破裂準(zhǔn)則剪裂面與“角”內(nèi)摩擦角 共軛剪裂面之間的夾角 應(yīng)力分析中斜截面與主平面之間的夾角，或主應(yīng)力與截面法線之間的夾角 90 45/2 2 2 180( 90)/2 最大剪應(yīng)力作用面主平面45實(shí)際破裂面11213莫爾剪破裂準(zhǔn)則莫爾認(rèn)為：同種巖石的內(nèi)摩擦角并不是常數(shù)，而是隨著圍壓的變化而改變的。nf(n) 包絡(luò)線：不同圍壓下破裂極限

4、莫爾圓相切的一對曲線。14破裂準(zhǔn)則評價(jià)“準(zhǔn)則”初步描述了破裂過程的真實(shí)物理模式“準(zhǔn)則”與實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍有較明顯不一致預(yù)計(jì)的單軸抗壓與抗張強(qiáng)度之比都過低莫爾包絡(luò)線與實(shí)際的斜率不嚴(yán)格一致盡管存在一些不足，“準(zhǔn)則”仍然是較為合乎實(shí)際的，廣泛用于構(gòu)造地質(zhì)和巖石力學(xué)分析15三、 巖石的塑性變形機(jī)制巖石的塑性變形機(jī)制遠(yuǎn)比脆性變形機(jī)制復(fù)雜絕大部分塑性變形是通過礦物單晶晶內(nèi)滑動(dòng)或粒間滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)的塑性變形機(jī)制有多種，包括晶內(nèi)滑動(dòng)和顆粒變形，動(dòng)態(tài)重結(jié)晶，粒間滑動(dòng)等。16（一）晶內(nèi)滑動(dòng)和顆粒變形晶內(nèi)滑動(dòng)沿晶體內(nèi)部一定滑移系發(fā)生，由晶體結(jié)構(gòu)所決定?；泼嫱ǔ楦咴与x子密度面?；品较蚱叫性与x子排列最密集的方向石英底面（

5、0001）17石英沿著0001的滑移，BD為滑動(dòng)面，滑動(dòng)面間距不變晶內(nèi)滑移使晶粒形狀改變，結(jié)晶軸發(fā)生旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生晶格優(yōu)選方位18晶內(nèi)滑移并不是在整個(gè)面上同時(shí)發(fā)生的，而是在一個(gè)小的應(yīng)力集中區(qū)（通常為晶體缺陷處）首先發(fā)生，然后，沿滑移面逐漸擴(kuò)展。當(dāng)滑移的大小等于晶格內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間距的整數(shù)倍時(shí)，滑移后晶體晶格不變。晶內(nèi)滑移視頻19（二）動(dòng)態(tài)恢復(fù)和動(dòng)態(tài)重結(jié)晶當(dāng)溫度較高或應(yīng)變速率較低時(shí)，位錯(cuò)可以攀移和比較自由地?cái)U(kuò)展。動(dòng)態(tài)恢復(fù)20動(dòng)態(tài)重結(jié)晶：變形過程中的重結(jié)晶。高應(yīng)變能儲(chǔ)存在變形晶粒邊界和局部高位錯(cuò)密度處，在較高溫度下形成新生顆粒（核幔構(gòu)造）靜態(tài)態(tài)重結(jié)晶：形成三連點(diǎn)。21（三）超塑性流動(dòng)顆粒邊界滑動(dòng)當(dāng)巖石處在高溫（0.5m）時(shí)可能發(fā)生粒間滑