第五章巖石力學性第一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五復習第二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五一變形與應變1變形：物體在應力作用下改變體積、形狀或發(fā)生位移的現(xiàn)象。2應變：物體在應力作用下產(chǎn)生的變形量（體積、形狀改變量或位移量）第三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五二線應變和剪應變1線應變：2剪應變：初始相互垂直的兩條直線，變形后其夾角偏離直角的量稱為角剪切應變，其正切值稱為剪應變。第四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五三應變橢球體1定義：設想材料中某點有一圓球，變形后變成一橢球體——應變橢球體，三個直徑由長至短分別確定為A、B、C，分別稱為最大主應變軸，中間主應變軸，最小主應變軸。包含任意兩個主應變軸的平面稱為應變主平面或主應變面。第五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五四巖石變形過程——變形曲線σεABCDE0OB——彈性變形階段σA：比例極限σB：彈性極限BD——塑性變形階段σC：屈服極限σD：強度極限或斷裂極限DE——斷裂變形階段E點：材料破壞第六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五五遞進變形1定義：在同一動力持續(xù)作用下，如果應變狀態(tài)發(fā)生連續(xù)的變化，這種變形稱為遞進變形。即在同一動力持續(xù)作用下，所有增量應變逐次疊加。第七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)幾個基本概念1非線性彈性體：應力與應變不滿足線性關系的彈性材料2完全塑性材料：在屈服應力作用下，巖石以韌性方式連續(xù)地變形，當應力-應變曲線斜率為零時，這種材料稱為完全塑性材料3應變硬化：在中低溫條件下，巖石的塑性變形在超過屈服極限以后，應力-應變曲線會以小的正斜率緩慢上升，這說明必須增加應力，塑性變形才能繼續(xù)進行，這種現(xiàn)象稱為應變硬化。第八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五4牛頓粘性定律：也稱為線粘性定律。粘性流體的內(nèi)摩擦阻力與速度梯度成正比，即對一定的粘性流體而言，流動速度梯度越大，其摩擦阻力就越大，即層面之間的剪應力就越大。

τ=η（d?/dy)意義：相同厚度與速度的油比水更快的靜止下來5牛頓流體：服從牛頓粘性定律的材料，也稱為線粘性流體或純粘性流體第九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五6非牛頓流體：發(fā)生流動變形時，各點的剪應力與剪應變速率成非線性關系，即

τ=KγmK——流體稠度

m——非牛頓指數(shù)第十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)影響巖石力學性質的因素各向異性圍壓溫度孔隙流體時間第十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五地殼淺部，巖石呈脆性，多斷裂少褶皺地殼深部，巖石呈韌性，多發(fā)育褶皺和韌性剪切帶第十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五溫度影響巖石力學性質的內(nèi)部原因溫度升高，物質內(nèi)部質點的振動頻率加快，振幅加大，化學鍵力減弱，從而降低強度第二十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五溫度對應力-應變曲線的影響第二十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五溫度對花崗巖應力-應變曲線的影響第二十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五溫度對石英晶體應力-應變曲線的影響第二十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五孔隙壓力：孔隙中流體的壓力porepressure如果不透水層阻擋含水層中的孔隙流體從巖層中自由流走，孔隙壓力可以變得很大。有效圍壓：Pe＝Pc（圍壓）－Pρ（孔隙壓力）孔隙壓力增大，巖石的屈服強度降低。第三十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五飽水巖石變形與深度的關系第三十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五流體對巖石變形行為的影響及其機制1溶解—遷移作用2水解弱化作用3通過流體壓力使巖石強度發(fā)生變化第三十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五重復施力，材料受力次數(shù)多，會出現(xiàn)疲勞，從而降低強度極限第三十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五松弛恒定變形情況下，巖石中的應力隨時間延長不斷減小σtABC松弛曲線：AB-快速松弛，BC-緩慢松弛第四十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第三節(jié)巖石的能干性第四十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五Competent能干的competence能干性Incompetent不能干的巖石的相對易流變性，與巖石變形時的粘度有關。強硬材料比軟弱材料的剛性強，，粘度大，不易流動或容易破碎。第四十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)巖石變形的微觀機制一脆性變形機制：微破裂——碎裂——碎裂流動第四十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五二韌性變形機制1晶內(nèi)滑動1）平移滑動2）雙晶滑動2位錯蠕變3擴散蠕變4壓溶作用5粒間滑動第四十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五1晶內(nèi)滑動1）平移滑動2）雙晶滑動第四十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五2位錯蠕變第五十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五亞晶粒第五十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五3擴散蠕變第六十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五云母的變形和波狀消光第六十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第六十二頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第六十三頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五壓溶作用：在擠壓作用下，巖石在平行于壓應力方向溶解，在垂直于應力方向上生長第六十四頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五5粒間滑動第六十六頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第六十七頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第六十八頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五第四節(jié)巖石斷裂準則第六十九頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五一水平直線型莫爾包絡線理論第七十頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五

τ=σ1/2*sin2α

當α

=45°剪應力最大，剪應力與最大主應力的夾角（剪裂角）θ=45°

，該理論適用于深層次構造環(huán)境、塑性材料或高圍壓環(huán)境

第七十一頁，共七十八頁，編輯于2023年，星期五2斜直線型莫爾包絡線理論—納維葉準則第七十二