地質構造分析的力學基礎(已修改)
2025-05-15 04:43 本頁面
【正文】 《 構造地質學 》 第 3章 地質構造分析的力學基礎 陳書平 中國石油大學（北京）地球科學系 主要內容 1. 應力分析 2. 變形分析 3. 影響巖石力學性質與巖石變形的因素 要 點 1. 摩爾圓的作用和意義，二維應力摩爾圓 2. 構造應力場的表示法 3. 庫侖剪破裂準則 4. 均勻與非均勻變形 5. 共軸遞進變形與非共軸遞進變形 6. 旋轉變形與非旋轉變形 7. 溫度、壓力和孔隙流體壓力對巖石力學性質的影響 主要內容 1. 應力分析 2. 變形分析 3. 影響巖石力學性質與巖石變形的因素 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 5 (一 ) 外力、內力和應力 ?1. 外力 — 另一物體所施加的力 ?1) 面力 . ?2) 體力：重力、磁力 . ?2. 內力：物體內部質點之間的相互作用力 ?1) 固有內力 . ?2) 附加內力 . 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 6 ?3. 應力： σ＝ P／ A (or σ＝ dP／ dA) ?P― 附加內力 , A― 截面積 ?1) 正應力： σ＝ dN／ dA (壓為 “ +”，拉為 “ － ” ) ?2) 剪應力： τ＝ dT／ dA (逆時針為 “ +”，順時針為“ － ” ) dP M dA dN dT dT dT + (一 ) 外力、內力和應力 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 7 (二 ) 應力狀態(tài)和應力橢球 ?1. 彈性力學證明： 任何受力物體內部總是能夠找到三個相互垂直的面，其上只有正應力而無剪應力 . σ2 σ1 σ3 σ1 σ2 σ3 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 8 ?1) 主平面： S1, S2, S3 ?2) 主應力： ?σ1(最大 )， σ2 (中間 ) ， σ3 (最小 ). ?3) 主應力軸： σ1， σ2， σ3的方向線 . 2 1 3 1 2 3 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 9 ?2. 應力橢球：以 s1， s2 ， s3（符號相同）為主軸的橢球體，直觀表達物體受力狀況 . ?應力橢圓：應力橢球的三個主切面 . (二 ) 應力狀態(tài)和應力橢球 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 10 ?： ?1) 單軸 ?壓縮： σ1﹥ σ2＝ σ3＝ 0 ?拉伸： σ1＝ σ2＝ 0﹥ σ3 ?2) 雙軸 ?壓縮： σ1﹥ σ2﹥ σ3＝ 0 ?平面 : σ1﹥ σ2＝ 0﹥ σ3 ?3) 三軸： σ1≧ σ2≧ σ3 ?σ1＝ σ2＝ σ3﹥ 0： 靜水壓力 (只引起物體體積變化 ) (二 ) 應力狀態(tài)和應力橢球 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 11 ?4. 應力差（差異應力）概念： σ1σ3，能引起物體 形態(tài)變化 . ?5. 平均應力概念： (σ1+σ2+σ3)/3＝ σ. ?6. 偏 應力概念 : ?σ1’＝ σ1－ σ ?σ2’＝ σ2－ σ ?σ3’＝ σ3－ σ (二 ) 應力狀態(tài)和應力橢球 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 12 ?7. 地殼一般應力狀態(tài)： ?1) 淺部： σ2＝ σ3＝ σ1 =σ1/3. ?V=（巖石） ?2) 深部： σ1＝ σ2＝ σ3＝ ρgh，接近于靜巖應力狀態(tài) . V 1V (二 ) 應力狀態(tài)和應力橢球 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 13 (三 ) 二維應力分析 ― 摩爾圓圖解法 ?1. 單軸應力狀態(tài)的二維應力分析 P1 P1=s1A0 A1 A0 a n a 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 14 P1 N1 A1 P1 T1 α A0 α 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 15 O 2=0 D′ (1/2, 0) (1, 0) 摩爾圓 2022/5/25 第 3章 地質構造分析的力學基礎 16 O σ2=0 D D′ (σ1/
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