武当群片岩变形参数各向异性特征及机制研究_

第一章绪论第一节岩体力学与工程实践岩体力学(rockmass mechanics)是力学的一个分支学科，是研究岩体在各种力场作用下变形与破坏规律的理论及其实际应用的科学，是一门应用型基础学科。

岩体力学的研究对象是各类岩体，而服务对象则涉及到许多领域和学科。

如水利水电工程、采矿工程、道路交通工程、国防工程、海洋工程、重要工厂(如核电站、大型发电厂及大型钢铁厂等)以及地震地质学、地球物理学和构造地质学等地学学科都应用到岩体力学的理论和方法。

但不同的领域和学科对岩体力学的要求和研究重点是不同的。

概括起来，可分为三个方面：①为各类建筑工程及采矿工程等服务的岩体力学，重点是研究工程活动引起的岩体重分布应力以及在这种应力场作用下工程岩体(如边坡岩体、地基岩体和地下洞室围岩等)的变形和稳定性。

②为掘进、钻井及爆破工程服务的岩体力学，主要是研究岩石的切割和破碎理论以及岩体动力学特性。

③为构造地质学、找矿及地震预报等服务的岩体力学，重点是探索地壳深部岩体的变形与断裂机理，为此需研究高温高压下岩石的变形与破坏规律以及与时间效应有关的流变特征。

以上三方面的研究虽各有侧重点，但对岩石及岩体基本物理力学性质的研究却是共同的。

本书主要是以各类建筑工程和采矿工程为服务对象编写的，因此，也可称为工程岩体力学。

在岩体表面或其内部进行任何工程活动，都必须符合安全、经济和正常运营的原则。

以露天采矿边坡坡角选择为例，坡角选择过陡，会使边坡不稳定，无法正常采矿作业，坡角选择过缓，又会加大其剥采量，增加其采矿成本。

然而，要使岩体工程既安全稳定又经济合理，必须通过准确地预测工程岩体的变形与稳定性、正确的工程设计和良好的施工质量等来保证。

其中，准确地预测岩体在各种应力场作用下的变形与稳定性，进而从岩体力学观点出发，选择相对优良的工程场址，防止重大事故，为合理的工程设计提供岩体力学依据，是工程岩体力学研究的根本目的和任务。

岩体力学的发展是和人类工程实践分不开的。

岩块的力学属性：1．弹性（elasticity）：在一定的应力范围内，物体受外力产生的全部变形当去除外力后能够立即恢复其原有的形状和大小的性质。

2．塑性（plasticity）：物体受力后产生变形，在外力去除（卸荷）后不能完全恢复原状的性质。

不能恢复的变形叫塑性变形或永久变形、残余变形。

3．粘性（viscosity）：物体受力后变形不能在瞬时完成，且应变速率随应力增加而增加的性质。

应变速率随应力变化的变形叫流动变形。

4．脆性（brittle）：物质受力后，变形很小时就发生破裂的性质。

5．延性（ductile）：物体能承受较大塑性变形而不丧失其承载力的性质。

第一节岩块的变形性质一、单轴压缩条件下的岩块变形性质1．连续加载下的变形性质（1）加载方式：单调加载（等加载速率加载和等应变速率加载）循环加载（逐级循环加载和反复循环加载）（2）四个阶段：①Ⅰ：OA段，孔隙裂隙压密阶段；②Ⅱ：AC段，弹性变形至微破裂稳定发展阶段（AB段和BC段）弹性极限→屈服极限③Ⅲ：CD段，非稳定破裂发展阶段（累进破裂阶段）→“扩容”现象发生“扩容”：在岩石的单轴压缩试验中，当压力达到一定程度以后，岩石中的破裂（裂纹）继续发生和扩展，岩石的体积应变增量由压缩转为膨胀的力学过程。

—峰值强度或单轴抗压强度④Ⅳ：D点以后阶段，破坏后阶段（残余强度）以上说明：岩块在外荷作用下变形→破坏的全过程，具有明显的阶段性，总体上可分为两个阶段：1）峰值前阶段（前区）2）峰值后阶段（后区）（3）峰值前岩块的变形特征（Miller，1965）①应力—应变曲线类型米勒（Miller，1965）6类（σ—εL曲线），如图4.3所示：Ⅰ：近似直线型（坚硬、极坚硬岩石）：如玄武岩、石英岩等；Ⅱ：下凹型（较坚硬、少裂隙岩石）：如石灰岩、砂砾岩；Ⅲ：上凹型（坚硬有裂隙发育）：如花岗岩、砂岩；Ⅳ：陡“S”型（坚硬变质岩）：如大理岩、片麻岩；Ⅴ：缓“S”型（压缩性较高的岩石）：如片岩；Ⅵ：下凹型（极软岩）。

页岩力学各向异性及其变形特征的试验研究*徐敬宾1，杨春和1，2，吴文1，郭印同1，王磊1（1．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071；2．重庆大学资源与环境科学学院，重庆400444）摘要：为深入认识含气页岩力学各向异性及其变形特征，选取典型地表露头页岩，沿与页岩原生层理面呈不同夹角方向取芯，进行纵波波速测试、单轴压缩试验、三轴压缩试验，主要研究含气页岩固有的各向异性及其强度、变形、破裂特征。

结果表明:页岩是一种脆性层状岩石，其纵波速度、弹性模量、抗压强度随钻芯角度φ不同存在显著的各向异性;页岩原生层理弱面和围压对其变形、破裂形态有很大影响。

纵波速度、弹性模量随钻芯角度φ的增加而降低，抗压强度受弱面影响较大，泊松比变化不明显。

单轴压缩时，页岩层理弱面对其破裂形态影响很大，弱面开裂与层间剪切破坏共存;三轴压缩时，围压对其破裂形态影响较大，破裂方式以剪切破裂为主。

关键词：含气页岩;各向异性;压缩试验;破坏形态中图分类号：TD315文献标识码：A文章编号：1005－2763（2013）04－0016－05Experimental Study of Mechanics Anisotropyand Deformation Characteristics of Gas ShaleXU Jingbin1，YANG Chunhe1，2，WU Wen1，GUO Yintong1，WANG Lei1（1．State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering，Institute ofＲock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan，Hubei430071，China；2．College ofＲesources and Environmental Science，Chongqing University，Chongqing400444，China）Abstract：For deeply understanding the mechanical anisotropy and deformation characteristics of gas shale，the longitudinal wave speed test，uniaxial compression test and triaxial compres-sion test of rock core specimens obtained by drilling typical out-crop gas shale in different angles with shale primary bedding plane were carried out．The inherent anisotropy，strength，deform-ation and fracture characteristics of gas shale were studied．The results showed that as the angleφof core drilling was different，the longitudinal wave velocity，elastic modulus and compressive strength of shale were obvious anisotropic；the weak primary bed-ding plane and confining pressure had a great influence on the shale＇s deformation and fracture modes．As increasing of the core drilling angleφ，the longitudinal wave velocity and elastic modu-lus decreased，and the compressive strength were influenced by the weak primary bedding plane，while the Poisson＇s ratio didn＇t changed significantly．Under uniaxial compression，the weak pri-mary bedding plane had a great influence on fracture mode，in which the weak plane cracking and interlaminar shear fracture coexisted，while under triaxial compression，confining pressure had a greater impact on fracture mode which was mainly shear fracture．Key Words：Gas shale，Anisotropy，Compression test，Fracture mode页岩气是一种非常规能源，储量巨大，开采技术难度高。

鄂西北武当山岩群的划分及构造特征
朱杰;刘早学;杨美华
【期刊名称】《资源环境与工程》
【年(卷),期】1998(000)003
【摘要】重新厘定的武当山岩群（包括三个岩组），经历了三期构造变形。

前印支期以近南北向水平分层韧性剪切及顺层掩卧褶皱为特征；印支主期为北西向倒转同斜褶皱及伴随的推覆型或走滑型韧性剪切带；晚印支期以北西西向—近东西向开阔褶皱及脆韧性推覆构造为特征。

由此铸造了武当山岩群现今北西—近东西向复式倒转背向斜间到（局部似“穹盆”）及脆韧性剪切带分割拼贴的构造格局。

【总页数】7页(P9-15)
【作者】朱杰;刘早学;杨美华
【作者单位】湖北省区域地质矿产调查所;中国地质大学管理干部学院
【正文语种】中文
【中图分类】P583
【相关文献】
1.内蒙古白云鄂博北部宝音图岩群变质基性火山岩的年龄、构造背景及地质意义[J], 贾润幸;郭键;赫英;隗合明
2.陕鄂边界志留纪竹山岩群的划分 [J], 王振东;霍向光
3.青海鄂拉山香加吾岗地区晚三叠世鄂拉山组火山岩地球化学特征及构造环境 [J], 杨天骥;葸得华;张琨瑜
4.川西北地区碧口群之火山岩特征与构造环境 [J], 张家润
5.武当地区武当岩群变火山岩原岩性质及其构造环境研究 [J], 付建明;张业明;蔡锦辉;陈盛峰
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第25卷第3期2003年9月甘　肃　冶　金G ANSU　M ETALL U R GYVol.25　No.3Sep.,2003岩石变形显微构造形成机制及矿物中常见的变形显微构造特征Ξ付保国,侯青亚(山西冶金第三地质勘查局314队,山西　临汾　041000)摘　要:岩石受到应力的作用就会发生位移和变形,岩石变形是一种重要的构造现象,是构造地质学研究的主要内容;近十多年来,由于冶金物理学和材料学的极大发展,将位错理论和交电压透射电子显微镜技术引进到了变形岩石显微构造研究领域中来,使得构造地质工作者将宏观和微观进行了很好地结合,对构造地质学的研究大大地深入了一步,并初步发展成为一门系统的科学———显微构造岩石学。

关键词:岩石;矿物;变形显微构造;形成机制;特征中图分类号:P583 文献标识码:A1　岩石变形显微构造形成机制1.1　应力作用下岩石的力学行为当岩石表面受到的作用力较小,且作用时间短时,岩石变形不明显;而当作用力较大且作用时间较长时,岩石就会发生永久变形,当作用力超过岩石的破碎强度时,就会发生以断裂作用为主的变形。

①岩石在应力作用下,所表现的力学行为主要有以下3种:弹性、非弹性(包括脆性、韧性和塑性)和蠕变。

②影响岩石力学性质及变形行为的因素主要有:①外界物理环境的影响,主要包括气压、温度、外施应力加力条件(加载的快慢、加载力的方位和中间主应力加载方式等),反复的加载会引起表面的疲劳而导致强度的下降。

②岩石本身因素的影响,主要包括岩石的成分、结构、构造,岩石的孔隙度和含水量,岩石中先存的面状构造。

因此,岩石变形往往是多重因素互相制约、互相影响的,其多种因素的联合效应相当复杂。

在研究宏观变形的同时,详细研究其微观变形机制就显得更为重要,而且更有意义。

1.2　岩石的变形机制岩石在应力作用下的主要变形方式是脆性变形与韧性变形,但对于构造岩石学来说,由于脆性变形和韧性变形并不是截然分开的,尤其是在脆韧性过渡阶段,脆性变形的机制仍在一定程度上起重要作用。