巖石力學(xué)性質(zhì)精課件

第五章巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)是巖石受力作用下的反映。巖石力學(xué)性質(zhì)是指巖石變形特征及巖石的力學(xué)強(qiáng)度。巖石變形與巖石本身力學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系。第五章巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)是巖石受力作用下的反映。1脆性變形韌性變形為什么要研究巖石的力學(xué)性質(zhì)？脆性變形韌性變形為什么要研究巖石的力學(xué)性質(zhì)？2巖石力學(xué)性質(zhì)研究的途徑（1）觀察天然巖石的力學(xué)現(xiàn)象（天然露頭等）；（2）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對巖石進(jìn)行變形實(shí)驗(yàn)；（3）在野外對巖體進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)；（4）理論分析和數(shù)值模擬。巖石力學(xué)性質(zhì)研究的途徑（1）觀察天然巖石的力學(xué)現(xiàn)象（天然露頭3塑性變形脆性變形天然巖石變形脆性變形天然巖石變形40.1MPa高溫流變儀樣品裝置示意圖實(shí)驗(yàn)室?guī)r石變形實(shí)驗(yàn)0.1MPa高溫流變儀樣品裝置示意圖實(shí)驗(yàn)室?guī)r石變形實(shí)驗(yàn)5第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件6第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件7巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（一）彈性變形：指物體在外力作用下變形，當(dāng)外力除去后物體能完全恢復(fù)原狀。具有這種性能的物體稱為彈性體，它的變形稱為彈性變形。彈性分理想彈性和非理想彈性。理想彈性體的變形是可逆過程，它的應(yīng)力與應(yīng)變之間有一個(gè)確定的單值關(guān)系，符合虎克定律：

σ=Ee 其中E為楊氏彈性模量。巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（一）彈性變形：指物體在外力作用下8巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線9非理想彈性體的變形：受力不立即產(chǎn)生全部彈性變形，而是隨著時(shí)間的延長逐漸增大彈性變形到應(yīng)有的值；當(dāng)撤除外力后，也不立即恢復(fù)原狀，而是隨時(shí)間延長逐漸恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象稱為彈性后效（即滯彈性）。巖石彈性變形通常表現(xiàn)為滯彈性（anelastic）。巖石的滯彈性具有重要意義，上地幔的地震波衰減就被認(rèn)為與巖石的滯彈性有關(guān)。非理想彈性體的變形：受力不立即產(chǎn)生全部彈性變形，而是隨著時(shí)間10滯彈性（anelastic）滯彈性（anelastic）11巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線隨著變形繼續(xù)，應(yīng)力－應(yīng)變曲線斜率變小，這時(shí)如果撤除應(yīng)力，曲線并不回到原點(diǎn)，而與e軸交于e1，說明試樣由于超出其彈性極限而發(fā)生了永久變形。這個(gè)極限點(diǎn)的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力σy（yieldstress）。巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線隨著變形繼續(xù)，應(yīng)力－應(yīng)變曲線斜率變小12塑性變形是指物體在外力施加的同時(shí)產(chǎn)生變形，但在外力解除之后，變形永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)的這種性能，具有這種性能的物體稱為塑性體，它的變形稱為塑性變形。在應(yīng)力不超過某一臨界值σy的條件下，理想塑性材料可以持續(xù)永久變形，在這一臨界值之下，材料不發(fā)生變形。巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（二）塑性變形是指物體在外力施加的同時(shí)產(chǎn)生變形，但在外力解除之后，13巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線14σy理想塑性材料的力學(xué)行為σy理想塑性材料的力學(xué)行為15第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件16巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線17第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件18韌性和塑性區(qū)別韌性（延性）是用來描述允許大應(yīng)變，以宏觀均質(zhì)變形為特征，而不管所包括的微觀變形機(jī)制如何的流變性質(zhì)。塑性是一種永久變形，它涉及晶內(nèi)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的微觀機(jī)制，可能還包括擴(kuò)散。巖石變形機(jī)制通常有三種：（1）碎裂機(jī)制（cataclasis）；（2）晶內(nèi)塑性（intracrystallineplasticity）（3）物質(zhì)擴(kuò)散流動(dòng)（flowbydiffusivemasstransfer）韌性和塑性區(qū)別韌性（延性）是用來描述允許大應(yīng)變，以宏觀均質(zhì)變19脆－韌性轉(zhuǎn)化－從宏觀上描述脆－塑性轉(zhuǎn)化－從微觀機(jī)制上描述脆－塑性轉(zhuǎn)換域是一個(gè)十分重要的問題，地球上大部分地震都發(fā)生在脆－塑性轉(zhuǎn)換域的深度。第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件20第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件21世界上一些地區(qū)地震震源深度分布柱狀圖（據(jù)Maggietal.,2000a）世界上一些地區(qū)地震震源深度分布柱狀圖22巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（三）流體粘性是流體內(nèi)部各流層之間相對滑動(dòng)時(shí)，層面間存在一種內(nèi)摩擦效應(yīng)。流體沿著x方向流動(dòng)的n個(gè)不同流層。它們的流速?是y的函數(shù)，?在y軸方向的變化率稱為速度梯度，d?/dy。同一位置上的剪應(yīng)力（摩擦阻力）與速度梯度呈正比關(guān)系τ=ηd?/dyη粘度（Pa·s）（1）式中可作下列變換（1）改寫為（1）、（3）式稱為線性粘性定律（牛頓粘性定律），服從牛頓粘性定律的材料稱為牛頓流體（或線粘性流體）。具牛頓粘性變形稱為粘性流體變形。（2）（1）（3）（4）巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（三）（2）（1）（3）（4）23理想粘性材料的力學(xué)行為理想粘性材料的力學(xué)行為24彈塑性變形—指有些物體同時(shí)具有彈性和塑性的性能。在彈塑性變形中，有一部分是彈性，其余為塑性變形。既具有彈性，又能發(fā)生粘性流動(dòng)的材料，稱為粘彈性，它所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)，稱為粘彈性。如蛋清就是一種粘彈性體。巖石在長期力作用下是一種同時(shí)具有彈性和塑性的物質(zhì)，這種彈性和塑性是指在彈性范圍內(nèi)顯現(xiàn)的彈性和塑性；當(dāng)巖層具有高度塑性時(shí)還能發(fā)生半粘性流動(dòng)。彈塑性變形—指有些物體同時(shí)具有彈性和塑性的性能。在彈塑性變形25巖石也是一種粘彈性體，它不像蛋清這樣明顯，這主要是它的流動(dòng)需要在長時(shí)間載荷下表現(xiàn)出來。對于固體或流體而言，溫度越高，粘度越低，反映易流動(dòng)性越大。巖石具有非常緩慢的流動(dòng)性。粘度是衡量地球動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要參數(shù)。近代，人們把物體所有這些力學(xué)性質(zhì)概括為物質(zhì)的流變性（rheologicalproperties），并形成一門新興學(xué)科－流變學(xué)（rheology）流變學(xué)是研究固體物質(zhì)流動(dòng)的科學(xué)。因此，從近代地球科學(xué)觀念來看，地球物質(zhì)具有流變性。把研究地球物質(zhì)流動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律的科學(xué)，稱為“地球流變學(xué)（RheologyofEarthMaterials）”。巖石也是一種粘彈性體，它不像蛋清這樣明顯，這主要是它的流動(dòng)需26影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素27應(yīng)力→應(yīng)變→巖石力學(xué)性質(zhì)

→影響因素應(yīng)力和應(yīng)變是巖石或地塊在外界力影響下的重要響應(yīng)。應(yīng)力是物理方面的反映之一，應(yīng)變是幾何學(xué)方面的反映之一；巖石力學(xué)性質(zhì)－是指在應(yīng)力和應(yīng)變作用下，巖石出現(xiàn)塑性變形或脆性變形（破裂）的條件；巖石力學(xué)性質(zhì)是約束巖石變形和構(gòu)造幾何特征的重要條件。例如同樣的壓應(yīng)力作用在不同巖層上，力學(xué)表象不同： 在柔性巖層中→褶皺構(gòu)造 在相對硬巖層中→斷裂構(gòu)造 在軟硬相間巖層中→香腸構(gòu)造應(yīng)力→應(yīng)變→巖石力學(xué)性質(zhì)

→影響因素應(yīng)力和應(yīng)變是巖石或地塊在28第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件29第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件30影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；時(shí)間因素對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響?？傊?，巖石的變形是環(huán)境、時(shí)間和材料的函數(shù)。影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；31巖性和各向異性的影響巖石組成的成分不同的影響；不同巖石具有不同的力學(xué)強(qiáng)度，例如花崗巖的擠壓強(qiáng)度是頁巖擠壓強(qiáng)度的8倍；巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同（層理引起的力學(xué)各向異性）；不同巖石剪切破裂角有明顯變化。巖性和各向異性的影響巖石組成的成分不同的影響；32巖石材料分類巖石材料在力學(xué)上可以分為均勻和非均勻材料。均勻材料在力學(xué)上是各向同性的或各向異性的。力學(xué)性質(zhì)各向異性是指物體內(nèi)同一點(diǎn)各個(gè)方向上力學(xué)性質(zhì)不同。巖石材料分類巖石材料在力學(xué)上可以分為均勻和非均勻材料。33第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件34橄欖石單晶體橄欖石單晶體35圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大圍壓的效應(yīng)有兩方面：增大了巖石極限強(qiáng)度；增大了巖石的韌性。圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大圍壓的效應(yīng)有兩方面：36溫度的影響溫度使影響巖石力學(xué)性質(zhì)和流變強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。溫度的升高使巖石的韌性增大，屈服強(qiáng)度降低；溫度升高和圍壓增加，導(dǎo)致巖石從脆性向韌性過渡，孕育著發(fā)震層；溫度對瀝青的變形強(qiáng)度影響是一個(gè)很生動(dòng)的例子（夏天的瀝青和冬天的瀝青強(qiáng)度大不一樣）溫度的影響溫度使影響巖石力學(xué)性質(zhì)和流變強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。37第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件38孔隙流體的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面：物理方面影響和化學(xué)方面影響。當(dāng)巖石中流體含量增加時(shí)，巖石強(qiáng)度降低。流體促使礦物在應(yīng)力作用下的溶解和重結(jié)晶，從而促使塑性變形；產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)：地殼中流體孔隙壓力（靜水壓力）為靜巖壓力的40％。在變形過程中孔隙壓力（Pp）的作用會(huì)抵消圍壓（Pc）的作用，對變形實(shí)際起作用時(shí)有效圍壓（Pe）Pe=Pc-Pp有效壓力（Pe）降低，使巖石易于破裂，強(qiáng)度降低。孔隙流體的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面：物理39第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件40孔隙壓力效應(yīng)對巖石破裂的影響莫爾圓I－代表孔隙壓力為零時(shí)應(yīng)力狀態(tài)，巖石是穩(wěn)定的，未破裂；莫爾圓II－總正應(yīng)力（橫坐標(biāo)）不變，σe正應(yīng)力減小，σe=σ-σc，巖石發(fā)生破裂。孔隙壓力效應(yīng)對巖石破裂的影響莫爾圓I－代表孔隙壓力為零時(shí)應(yīng)力41流體的化學(xué)反應(yīng)和水弱化作用硅酸鹽礦物在高壓和高溫條件下的水弱化作用 [Si-O-Si]+H2O→X→2[SiOH](Freiman,1984) X是活化了的化合物。水弱化結(jié)果：產(chǎn)生大量擴(kuò)張應(yīng)變，誘發(fā)裂紋尖端高應(yīng)力；Si-O共價(jià)鍵被H-O代替，加速巖石塑性變形；H-O鍵加速熱力學(xué)的反應(yīng)；H2O含量增加，降低巖石熔點(diǎn)，加速熔體弱化。流體的化學(xué)反應(yīng)和水弱化作用硅酸鹽礦物在高壓和高溫條件下的水弱42時(shí)間影響因素與實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)研究不同，地質(zhì)條件的巖石變形時(shí)間很長，一個(gè)造山帶變形要經(jīng)歷幾百萬年才完成。應(yīng)變速率的影響（?=ε/t）?降低，材料強(qiáng)度降低，向韌性方向轉(zhuǎn)變（例如用不同?沖擊瀝青，變形結(jié)果是不一樣的）隕石的碰撞或地震是快速?阿爾卑斯山變形速率10-12/s-10-14/s左右時(shí)間影響因素與實(shí)驗(yàn)室?guī)r石力學(xué)研究不同，地質(zhì)條件的巖石變形時(shí)間43第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件44時(shí)間對巖石蠕變和松弛的影響蠕變是在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時(shí)間持續(xù)增加的變形。蠕變的結(jié)果在低于巖石彈性極限的情況下使巖石產(chǎn)生永久變形。松弛是在恒定變形情況下，巖石中應(yīng)力隨時(shí)間增長不斷減小。松弛的結(jié)果：使部分彈性變形轉(zhuǎn)化為永久變形，相當(dāng)于降低了巖石的彈性極限。蠕變和松弛現(xiàn)象是巖石變形表現(xiàn)的兩方面，都表現(xiàn)出時(shí)間對巖石性質(zhì)的影響。時(shí)間對巖石蠕變和松弛的影響蠕變是在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時(shí)間45巖石的能干性巖石能干性是指不同巖石在相同變形環(huán)境中變形行為的相對差異。研究途徑：有限應(yīng)變的對比；劈理折射程度的比較；香腸構(gòu)造對比；褶皺形態(tài)的對比。巖石的能干性巖石能干性是指不同巖石在相同變形環(huán)境中變形行為的46影響因素強(qiáng)度韌性圍壓增大增大增大溫度增大減小增大孔隙壓力增大減小減小溶液增多減小增大應(yīng)變速率減小減小增大

影響巖石力學(xué)性質(zhì)的各種因素影響因素強(qiáng)度韌性圍壓增大增大增大溫度增大減小增大孔隙壓力增大47第五章巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)是巖石受力作用下的反映。巖石力學(xué)性質(zhì)是指巖石變形特征及巖石的力學(xué)強(qiáng)度。巖石變形與巖石本身力學(xué)性質(zhì)有密切關(guān)系。第五章巖石力學(xué)性質(zhì)巖石力學(xué)性質(zhì)是巖石受力作用下的反映。48脆性變形韌性變形為什么要研究巖石的力學(xué)性質(zhì)？脆性變形韌性變形為什么要研究巖石的力學(xué)性質(zhì)？49巖石力學(xué)性質(zhì)研究的途徑（1）觀察天然巖石的力學(xué)現(xiàn)象（天然露頭等）；（2）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對巖石進(jìn)行變形實(shí)驗(yàn)；（3）在野外對巖體進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)；（4）理論分析和數(shù)值模擬。巖石力學(xué)性質(zhì)研究的途徑（1）觀察天然巖石的力學(xué)現(xiàn)象（天然露頭50塑性變形脆性變形天然巖石變形脆性變形天然巖石變形510.1MPa高溫流變儀樣品裝置示意圖實(shí)驗(yàn)室?guī)r石變形實(shí)驗(yàn)0.1MPa高溫流變儀樣品裝置示意圖實(shí)驗(yàn)室?guī)r石變形實(shí)驗(yàn)52第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件53第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件54巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（一）彈性變形：指物體在外力作用下變形，當(dāng)外力除去后物體能完全恢復(fù)原狀。具有這種性能的物體稱為彈性體，它的變形稱為彈性變形。彈性分理想彈性和非理想彈性。理想彈性體的變形是可逆過程，它的應(yīng)力與應(yīng)變之間有一個(gè)確定的單值關(guān)系，符合虎克定律：

σ=Ee 其中E為楊氏彈性模量。巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（一）彈性變形：指物體在外力作用下55巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線56非理想彈性體的變形：受力不立即產(chǎn)生全部彈性變形，而是隨著時(shí)間的延長逐漸增大彈性變形到應(yīng)有的值；當(dāng)撤除外力后，也不立即恢復(fù)原狀，而是隨時(shí)間延長逐漸恢復(fù)原狀。這種現(xiàn)象稱為彈性后效（即滯彈性）。巖石彈性變形通常表現(xiàn)為滯彈性（anelastic）。巖石的滯彈性具有重要意義，上地幔的地震波衰減就被認(rèn)為與巖石的滯彈性有關(guān)。非理想彈性體的變形：受力不立即產(chǎn)生全部彈性變形，而是隨著時(shí)間57滯彈性（anelastic）滯彈性（anelastic）58巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線隨著變形繼續(xù)，應(yīng)力－應(yīng)變曲線斜率變小，這時(shí)如果撤除應(yīng)力，曲線并不回到原點(diǎn)，而與e軸交于e1，說明試樣由于超出其彈性極限而發(fā)生了永久變形。這個(gè)極限點(diǎn)的應(yīng)力叫屈服應(yīng)力σy（yieldstress）。巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線隨著變形繼續(xù)，應(yīng)力－應(yīng)變曲線斜率變小59塑性變形是指物體在外力施加的同時(shí)產(chǎn)生變形，但在外力解除之后，變形永遠(yuǎn)不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)的這種性能，具有這種性能的物體稱為塑性體，它的變形稱為塑性變形。在應(yīng)力不超過某一臨界值σy的條件下，理想塑性材料可以持續(xù)永久變形，在這一臨界值之下，材料不發(fā)生變形。巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（二）塑性變形是指物體在外力施加的同時(shí)產(chǎn)生變形，但在外力解除之后，60巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線61σy理想塑性材料的力學(xué)行為σy理想塑性材料的力學(xué)行為62第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件63巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線巖石變形的應(yīng)力－應(yīng)變曲線64第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件65韌性和塑性區(qū)別韌性（延性）是用來描述允許大應(yīng)變，以宏觀均質(zhì)變形為特征，而不管所包括的微觀變形機(jī)制如何的流變性質(zhì)。塑性是一種永久變形，它涉及晶內(nèi)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的微觀機(jī)制，可能還包括擴(kuò)散。巖石變形機(jī)制通常有三種：（1）碎裂機(jī)制（cataclasis）；（2）晶內(nèi)塑性（intracrystallineplasticity）（3）物質(zhì)擴(kuò)散流動(dòng)（flowbydiffusivemasstransfer）韌性和塑性區(qū)別韌性（延性）是用來描述允許大應(yīng)變，以宏觀均質(zhì)變66脆－韌性轉(zhuǎn)化－從宏觀上描述脆－塑性轉(zhuǎn)化－從微觀機(jī)制上描述脆－塑性轉(zhuǎn)換域是一個(gè)十分重要的問題，地球上大部分地震都發(fā)生在脆－塑性轉(zhuǎn)換域的深度。第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件67第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件68世界上一些地區(qū)地震震源深度分布柱狀圖（據(jù)Maggietal.,2000a）世界上一些地區(qū)地震震源深度分布柱狀圖69巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（三）流體粘性是流體內(nèi)部各流層之間相對滑動(dòng)時(shí)，層面間存在一種內(nèi)摩擦效應(yīng)。流體沿著x方向流動(dòng)的n個(gè)不同流層。它們的流速?是y的函數(shù)，?在y軸方向的變化率稱為速度梯度，d?/dy。同一位置上的剪應(yīng)力（摩擦阻力）與速度梯度呈正比關(guān)系τ=ηd?/dyη粘度（Pa·s）（1）式中可作下列變換（1）改寫為（1）、（3）式稱為線性粘性定律（牛頓粘性定律），服從牛頓粘性定律的材料稱為牛頓流體（或線粘性流體）。具牛頓粘性變形稱為粘性流體變形。（2）（1）（3）（4）巖石力學(xué)性質(zhì)的一些基本概念（三）（2）（1）（3）（4）70理想粘性材料的力學(xué)行為理想粘性材料的力學(xué)行為71彈塑性變形—指有些物體同時(shí)具有彈性和塑性的性能。在彈塑性變形中，有一部分是彈性，其余為塑性變形。既具有彈性，又能發(fā)生粘性流動(dòng)的材料，稱為粘彈性，它所表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)，稱為粘彈性。如蛋清就是一種粘彈性體。巖石在長期力作用下是一種同時(shí)具有彈性和塑性的物質(zhì)，這種彈性和塑性是指在彈性范圍內(nèi)顯現(xiàn)的彈性和塑性；當(dāng)巖層具有高度塑性時(shí)還能發(fā)生半粘性流動(dòng)。彈塑性變形—指有些物體同時(shí)具有彈性和塑性的性能。在彈塑性變形72巖石也是一種粘彈性體，它不像蛋清這樣明顯，這主要是它的流動(dòng)需要在長時(shí)間載荷下表現(xiàn)出來。對于固體或流體而言，溫度越高，粘度越低，反映易流動(dòng)性越大。巖石具有非常緩慢的流動(dòng)性。粘度是衡量地球動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要參數(shù)。近代，人們把物體所有這些力學(xué)性質(zhì)概括為物質(zhì)的流變性（rheologicalproperties），并形成一門新興學(xué)科－流變學(xué)（rheology）流變學(xué)是研究固體物質(zhì)流動(dòng)的科學(xué)。因此，從近代地球科學(xué)觀念來看，地球物質(zhì)具有流變性。把研究地球物質(zhì)流動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律的科學(xué)，稱為“地球流變學(xué)（RheologyofEarthMaterials）”。巖石也是一種粘彈性體，它不像蛋清這樣明顯，這主要是它的流動(dòng)需73影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素74應(yīng)力→應(yīng)變→巖石力學(xué)性質(zhì)

→影響因素應(yīng)力和應(yīng)變是巖石或地塊在外界力影響下的重要響應(yīng)。應(yīng)力是物理方面的反映之一，應(yīng)變是幾何學(xué)方面的反映之一；巖石力學(xué)性質(zhì)－是指在應(yīng)力和應(yīng)變作用下，巖石出現(xiàn)塑性變形或脆性變形（破裂）的條件；巖石力學(xué)性質(zhì)是約束巖石變形和構(gòu)造幾何特征的重要條件。例如同樣的壓應(yīng)力作用在不同巖層上，力學(xué)表象不同： 在柔性巖層中→褶皺構(gòu)造 在相對硬巖層中→斷裂構(gòu)造 在軟硬相間巖層中→香腸構(gòu)造應(yīng)力→應(yīng)變→巖石力學(xué)性質(zhì)

→影響因素應(yīng)力和應(yīng)變是巖石或地塊在75第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件76第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件77影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；時(shí)間因素對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響?？傊?，巖石的變形是環(huán)境、時(shí)間和材料的函數(shù)。影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響；78巖性和各向異性的影響巖石組成的成分不同的影響；不同巖石具有不同的力學(xué)強(qiáng)度，例如花崗巖的擠壓強(qiáng)度是頁巖擠壓強(qiáng)度的8倍；巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同（層理引起的力學(xué)各向異性）；不同巖石剪切破裂角有明顯變化。巖性和各向異性的影響巖石組成的成分不同的影響；79巖石材料分類巖石材料在力學(xué)上可以分為均勻和非均勻材料。均勻材料在力學(xué)上是各向同性的或各向異性的。力學(xué)性質(zhì)各向異性是指物體內(nèi)同一點(diǎn)各個(gè)方向上力學(xué)性質(zhì)不同。巖石材料分類巖石材料在力學(xué)上可以分為均勻和非均勻材料。80第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件81橄欖石單晶體橄欖石單晶體82圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大圍壓的效應(yīng)有兩方面：增大了巖石極限強(qiáng)度；增大了巖石的韌性。圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大圍壓的效應(yīng)有兩方面：83溫度的影響溫度使影響巖石力學(xué)性質(zhì)和流變強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。溫度的升高使巖石的韌性增大，屈服強(qiáng)度降低；溫度升高和圍壓增加，導(dǎo)致巖石從脆性向韌性過渡，孕育著發(fā)震層；溫度對瀝青的變形強(qiáng)度影響是一個(gè)很生動(dòng)的例子（夏天的瀝青和冬天的瀝青強(qiáng)度大不一樣）溫度的影響溫度使影響巖石力學(xué)性質(zhì)和流變強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。84第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件85孔隙流體的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面：物理方面影響和化學(xué)方面影響。當(dāng)巖石中流體含量增加時(shí)，巖石強(qiáng)度降低。流體促使礦物在應(yīng)力作用下的溶解和重結(jié)晶，從而促使塑性變形；產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)：地殼中流體孔隙壓力（靜水壓力）為靜巖壓力的40％。在變形過程中孔隙壓力（Pp）的作用會(huì)抵消圍壓（Pc）的作用，對變形實(shí)際起作用時(shí)有效圍壓（Pe）Pe=Pc-Pp有效壓力（Pe）降低，使巖石易于破裂，強(qiáng)度降低?？紫读黧w的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)影響表現(xiàn)為兩個(gè)方面：物理86第五章---巖石力學(xué)性質(zhì)[精]課件87孔隙壓力效應(yīng)對巖石破裂的影響莫爾圓I－代