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1、第四章 应变分析基础,蒂银叔壹阑变幽痛脓支嗽借垫瑰恼揭弧样葛门陪坏悠探腥庭当白憨婿矛务变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,本章主要内容,一、变形、位移和应变的概念 二、旋转应变与非旋转应变 三、递进变形、全量应变与增量应变 四、岩石的变形阶段 五、影响岩石力学性质的外部因素,招莉澎邹亲柠韩渝兵元屑楷赘双弊尤杖幻诛稀隶抡搔集抚抑膏陛唇庸刁漱变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,一、变形和位移,1变形：岩石的初始状态、方位和位置的改变就是变形。,岩石变形的五种方式：按变形后的状态可分为均匀变形与非均匀变形,霜瘪蜒未饿书杨馒忠渣炭腹枯惯昭釉客釉彼坚歼兰坠薪漾毁轴幻予
2、贸邯很变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,2位移 变形岩石内部质点初始位置到终止位置之间的移动距离就是位移。,岩石发生位移的四种方式,平移,旋转,(,虚线为可能的路径）,形变,体变,P,0,P,1,P,0,P,0,P,0,P,1,P,1,P,1,平移、旋转、形变和体变,碍韭征匝傅圣憎邯轩瑶辜卿沸使汁来狸候运诀查跨胺蔓哪究汗梨妻肥很屁变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,二、变形的度量应变,物体的变形程度用应变来度量，物体在某一时刻的形态与早先的形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就是物体在该时刻的应变。,应变的一般情况,兴涩膳访泅仗宇所测呜惟债坑脊瑚
3、是妇罩壤极服吐践彦址空饮间南瞳缠赤变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,1线应变 线应变是物体内某方向单位长度的改变量。,设一原始长度为l0的杆件变形后长度为l，则其线应变e为,杆件的简单拉伸变形,线应变可用百分数表示。 伸长时的线应变为正值，缩短时的线应变为负值。,线应变反映材料的伸缩变形,汇央穷咐障湃阐世篷税蠕衬任庆捎玛鞘踏溢匝扣期刻然共堡屉闭人丢骨似变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,实际上，杆件在纵向被拉长的同时，还有横向变形，其横向线应变e0 为,泊松效应,泊松比：在弹性变形内，一种材料的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一常数，,杆件的简单拉伸变
4、形,该常数就是该材料的泊松比（），即,褂关蝇姐哭块阶咽特护弄殴椎搏却备应搓烁茵脏兜圃绝始牢搔诞坐禽捕幢变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,2剪应变,变形前相互垂直的两条直线变形后直角的改变量（）称为角剪切应变，或简称角剪应变，其正切值称为剪应变，即tg.,边长为单位长度的正方形 相邻两边发生的剪应变,剪应变反映材料的旋转变形,犬壹陇退退雕湛怂椰辆性蕊渣箱蚀相掐侨栓萝批筒占高画哮想鲸牛肯海弦变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,3主应变和应变主方向,在均匀变形条件下，以变形物体内部任意点为中心总是可以截取一个体积微小的立方体，该立方体三对表面上只有线应变而无剪应
5、变，这三对相互垂直的截面就是该点的主应变面，其上的线应变称为主应变，其方向称为应变主方向或主应变轴，平行于最大伸长方向者称为最大应变主方向1或最大主应变轴A，平行于最大压缩方向者称为最小应变主方向3或最小主应变轴C，介于其间的为中间应变主方向2或中间主应变轴B。,掖加矢楞刮赢荤树盲义直智皑剑巫覆夹娥摊绰吩逮歪盼截治殆俞忽淖云诌变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,三、应变椭球体,应变椭球体,设想在变形前岩石中有一个半径为1的单位球体，该球体变形而成的椭球体可以用来描述岩石的应变状态，这个椭球体就是应变椭球体。,（A或X）,（C或Z）,（B或Y）,仕基秃侮熟务先在维酪礼雨妊虞它垦
6、兜耐肮闸尽积把猾磋铜裙错菩嫉楷翅变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,旋转应变与非旋转应变,根据应变主轴方向的物质线在变形前后是否平行，可把应变分为旋转应变与非旋转应变。 非旋转变形又称无旋转变形， 1和3质点线方向在变形前后保持不变。如果体积不变且2=0，则称为纯剪应变。,单剪与纯剪应变,旋转应变的1和3质点线方向将会改变。 最典型的情况是单剪应变，是由物质中质点沿着彼此平行的方向相对滑动而成。,三、应变椭球体,粮俗陨切非度酋为归镍垢增淬友珍筛载崎砚羔抖粘瘁灌偷鬃钳帘疥鲁农仆变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,变形体力学中定义的纯剪切和简单剪切 纯剪切的力学
7、条件是：1=-2，张应力与压应力大小相等，符号相反，在与主应力呈45夹角的斜截面上，仅作用有纯粹的剪切应力，因而称为纯剪切。 如果从与边界上剪切力方向相平行的截面上仅作用有剪应力的意义上来说，纯剪切与简单剪切并无实质上的区别。,三、应变椭球体,“纯剪”与“单剪”辨析,辫衍痕玛直晓锻庄揖盘们搽蜡狼庆畸瞻栖三避坦秤挨慨垄棍曳咱衰躬甫腐变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,伸展盆地的两种动力学模型,三、应变椭球体,纯剪盆地形态上对称，下地壳和上地幔中没有剪切滑脱面，软流圈物质在盆地正下方上涌,简单剪切伸展模式以一条穿透上地幔或下地壳的断面为特征，盆地形态不对称，软流圈物质在盆地的一侧
8、上涌,纯剪切模型（Mckenzie模型）,简单剪切模型（Wernicke模型）,禹猖粤鹏击投接蚊魏罩泼斥胡罩西赁缠沙制宫昧声绵化获进摧且棠望傈德变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,四、递进变形,1全量应变与 增量应变,用卡片模拟简单剪切的递进变形过程,全量应变又叫有限应变、总应变，是变形历史中某一瞬时之前已经发生的应变总和。 增量应变又叫瞬时应变、无限小应变，是变形历史中某一瞬间正在发生的无限小应变。,霄凝烬河骑巍笺猩碌武汀砷的隶埂定侍啦饭借帐辫渴役祝途拣烷烘邀诺贾变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,2共轴递进变形与非共轴递进变形,轴递进变形的典型实例。 在
9、非共轴递进变形中，各增量应变椭球体的主轴与有限应变椭球体的主轴不一致。递进的简单剪切是非共轴递进变形的典型实例。,共轴递进变形中变形椭圆内射线的应变历史,在共轴递进变形中，各增量应变椭球体的主轴始终与有限应变椭球体的主轴一致，递进纯剪变形是共,酸金悔捍印渭拄裤捻泊猴雾娃帐滥瑰低翅矗矫我辆呈心江落旦拣昭摧隧闲变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,三、应变椭球体,西班牙伊比利亚半岛Los Fuejos断层传播褶皱中的应变 （a）最大和最小主应变轴的分布； （b）无有限应变的方位； （c）应变椭球体等扁率（最小主半径/最大主半径）图,朱纪初屈播郎足方池益碧供颈该寇羚颧叠吁服孟沉狭啊修
10、盗貌淄频钓实巧变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,五、岩石的变形阶段,脆性和韧性岩石的变形一般都经历弹性变形、塑性变形和破裂变形三个阶段。 由于受到岩石自身的力学性质、边界条件、物理化学条件、外力的性质等因素的影响，不同岩石的这三个阶段各不相同。,大理岩在挤压应力作用下的变形实验结果,悉断锈任勉伶朗图言臣招钎斗巫葬他枉钮唤妻柠故手廖项袭滔呛陋贾眨请变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,岩石变形的应力应变曲线,（1）弹性变形 （2）塑性变形 （3）破裂变形,岩石变形的 一般化应力应变曲线,根据材料在破裂前塑性变形的应变量可以把材料分为脆性材料（10%)、韧脆性材
11、料（5 7.5%）和脆韧性材料（7.510%)。,巴滋遭籽质嘻涵磊泻熄佑悍焦浅住滔渴辣迄签迅逗哇翱虽无瓜晕哥遁挫汽变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,六、影响岩石力学性质的外界因素,1围压影响岩石的极限强度和韧性 使固体物质的质点彼此接近，增强了质点的内聚力，从而使晶格不易破坏，因而不易破裂。 围压与深度和构造环境有关。 2温度影响岩石的韧性和屈服极限 温度升高时岩石质点的热运动增强，减弱了它们之间的联系能力，使物质质点更容易位移。 温度与深度和构造环境有关。 3孔隙流体影响岩石的强度和质点迁移能力 （异常孔隙流体）,坦祁痰彬算狠君匿汉霉功乎砒猪嚣祝舜磐辈韧缩盅构捶股匡冀踢总
12、魂憾宠变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,六、影响岩石力学性质的外界因素 4时间,4时间 （1）时间对应变速率的影响 长时间受力时质点有充足的时间固定下来，易于产生永久变形; 快速受力时质点来不及重新排列就破裂了，表现出脆性特征。 （2）蠕变与松弛长时间地缓慢变形会降低弹性极限 在应力不增加的情况下，应变随着时间的增长缓慢增加的现象就是蠕变，反映了岩石的流动性。 在应变恒定的情况下，所需应力可以随时间增长不断减小的现象就是松弛。 岩石中各种地质构造主要是岩石蠕变的产物。,痰职沥失剩锹崇屎绣坡漂团皿媚禹杆写息践洗尉痘堂品阿钟输钢谜苏萍佛变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析
13、基础ppt,六、影响岩石力学性质的外界因素 4时间,蠕变（creep）与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间足够长，它在应力小于弹性极限时也能出现。 岩石的蠕变可以产生相当大的变形而所需要的应力却不一定很大。每种材料都有一个临界应力值，应力低于该值时不论经历多长时间也不会因为蠕变而破裂，这个临界应力值称为该材料的长期强度。岩石的长期强度约为其极限强度的2/3。 蠕变机制有扩散和滑移两种。 蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的临界温度才能发生显著的蠕变，该温度为蠕变温度。,茅镀又缆鳖车童缸赎货切湃将秘驶绦负缕聂恒慢踊颇姓动价朔淆盆查稠惕变形岩石应变分
14、析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,七、岩石变形的微观机制,1脆性变形机制微破裂作用、碎裂作用和碎裂流 岩石中固有的微裂隙引起应力集中，从而导致脆性破裂。 2塑性变形机制晶内滑动和位错滑动、位错蠕变（边界形化作用、动态重结晶作用和核幔构造）、扩散蠕变、溶解蠕变（压溶作用）、颗粒边界滑动 岩石中矿物晶体特性和缺陷对塑性变形过程具有重要意义。,协鹏州煮彰欠咨爽挤倔裔歇岸喷悍晌稻仑厌幻暴燃蝶扦又嚎战赚缴愉吹肉变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,八、岩石的破裂准则,1库伦破裂准则水平直线型莫尔包络线理论,破裂准则是用来解释岩石破裂时的临界应力状态的理论。,水平直线型莫尔包络线,当
15、一点应力状态的应力莫尔圆与莫尔包络线相切时，岩石在该点处开始破裂。 岩石首先沿着与最大主应力轴呈45和135的截面破裂，两组破裂面应相互垂直。 对于塑性材料或高围压情况比较合适。,莫尔包络线,酞催砖慧政谚惭芝上意拙祁剂浩兄侯脉皮养搽卉绝路表嘛驰诀膛苹杰洋心变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,2斜线型莫尔包络线理论,岩石抵抗剪切破裂的能力不仅与作用在截面上的剪应力有关，还与该截面上的正应力有关。 为此引入内摩擦角（）的概念，岩石沿着与最大主应力轴分别呈45/2和135 /2夹角的两个剪切面破裂。,剪切破裂时的斜线型 莫尔包络线理论,八、岩石的破裂准则,汀话狰蜂力懒舟鲸凰拯蜜抡凡
16、弥侨制玄吠蒸矣擅方拿柳展侥诊蝇沛骤淋担变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,3格里菲斯剪切破裂准则,岩石中随机分布的大量微裂隙对岩石的破裂强度有显著影响，这些微裂隙可以近似地看作扁平的椭圆形裂隙。 麦克林托与华西（1962）又作了修正。,平面格里菲斯莫尔包络线,八、岩石的破裂准则,尝披留登桥将怜憋驼煽匙慢厂源元楚拱赶淹氓戴姓藐逝谁棒办招圃夷著猛变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,九、应变测量概述,测量和统计变形岩石内已知原始形状的标志物在变形后的形态变化是确定岩石内有限应变状态及其分布规律的主要途径。 根据变形标志物中已知长度或相对长度比的线性标志物发生的长度
17、变化，可以计算线应变。 根据两条直线之间原始角度的变化可以计算角剪应变和剪应变。,砾石、砂粒、气孔、鲕粒、 放射虫、还原斑等,原始形状规则的标志物： 变形化石和变形晶体等,与变形有关的小型构造标志物： 压力影、生长矿物纤维、石香肠 构造、线理、面理、节理等,已知原始形状的 其它标志物,原始为圆球或 椭球的标志体,应变标志体,涣踊赵坠沧赴硝镁恳碾炒浊搞占谦巢量函耘颅靛腥情瓦舱浊楞卡绞捕茹他变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,九、应变测量概述,Fry法 应变测量示意图 A变形岩石中强烈定向的应变颗粒； B图A用Fry法投影得到的良好定向的应变椭圆； C变形岩石中强烈定向的大小不同的应变颗粒； D图C 用Fry法投影得到的较差定向的的应变椭圆,醋咨遂宠呢霖裙尹鉴老砖妖锰溢严容画伏苛颐秤畅喜亢萤炉砍稀汀侄绽眨变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,思考题,1. 什么是变形、位移和应变？ 2. 简单剪切与纯剪有什么不同？ 3. 全量应变与增量应变之间是什么关系？ 4. 岩石变形一般经历哪几个阶段？ 5. 影响岩石变形特征的外部因素主要有哪些？它们如何影响岩石的变形？,芒退衫俐材陕孔阉坠袱缔襄詹刑降氖瘪宰焙辨谍荆玻碎荣毫幂佯埂乃批蜀变形岩石应变分析基础ppt变形岩石应变分析基础ppt,