6.岩石的变形行为(高构)

【高中地理】100个地质名词解释，全部是考试常用术语！1地质学：是研究地球及其演变的一门自然科学，主要研究岩石圈的物质组成、构造、形成及其变化发展历史以及古生物、古气候演变历史。

包括静力地质学、动力地质学、历史地质学、经济地质学、综合地质学等方面。

2地貌学：是研究地球表面的形态特征、结构及其发生、发展和分布规律，并利用这些规律来认识、利用和改造自然的科学。

包括气候地貌学、构造地貌学、岩石地貌学、动力地貌学、沉积地貌学、历史地貌学、应用地貌学等方面。

3将今论古：地质学最基本的原理。

发生在古老地质历史时期的地质作用及其结果，与现在正在进行的地质作用及其产物有相似之处。

从现代地质作用过程和产物中总结出来的规律可以用来分析和推断发生在古代的地质作用和当时的古地理环境。

4地质作用：由于自然动力引起地球物质组成、地表形态和内部构造发生改变的各种作用。

分为内力和外力地质作用，具有地区差异性、时间长久性、现象复杂性等特点。

5地质营力：自然动力会引起地球物质组成、地表形态和内部构造发生改变，即地质作用，而引起变化的力量就是地质营力。

6大地水准面：指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面。

大地水准面包围的球体称为大地球体。

从大地水准面起算的陆地高度，称为绝对高度或海拔。

7重力异常：扣除高程与地形影响后，与理论重力值，即以大地水准面为基础计算得到的重力值，的差异。

8软流圈：上地幔中下部(50-250km）存在的塑性层，物质可以缓慢流动。

岩浆发源地，与地壳运动关系密切。

9磁偏角：磁北线和真北线之间的夹角。

第一章：矿物1矿物：天然形成的单质或化合物，是各种地质作用形成的天然产物，具有一定的化学成分，绝大多数为晶质固态的无机物，具有一定的物理化学性质，对于结晶矿物，还具有一定的形态。

稳定于一定的物理化学条件。

2结晶质矿物：组成矿物的物质质点（离子、原子、分子）按照一定方式规则地排列成空间格子构造的矿物。

3隐晶质矿物：矿物晶粒极为细小，用肉眼无法分辨出矿物颗粒，仅有光性反应的矿物。

岩石典型应力应变曲线一、引言岩石应力应变曲线是岩石力学研究的重要内容之一，它描述了岩石在受力作用下的变形行为和破坏规律。

通过对岩石应力应变曲线的分析，可以深入了解岩石的物理性质、力学性能和破坏机理，为工程实践中岩石的利用、防护和加固提供重要的理论依据。

本文将对岩石典型应力应变曲线的特征、影响因素和应用进行阐述。

二、岩石应力应变曲线的基本特征岩石应力应变曲线通常可以分为四个阶段：压密阶段、线弹性阶段、非弹性阶段和破坏阶段。

.压密阶段（OA段）在压密阶段，试件稍微向上弯曲，这是由于岩石中初始的微裂隙受压闭合。

在这个阶段，试件的体积略有增加，应力与应变呈线性关系。

.线弹性阶段（AB段）在线弹性阶段，曲线近似于直线，应力与应变呈线性关系。

这说明岩石的变形是可逆的，并且不产生能量损耗。

线弹性阶段的应力范围是岩石能够承受的最大应力范围。

.非弹性阶段（BC段）在非弹性阶段，曲线向下弯曲，这是由于在平行于荷载方向开始逐渐生成新的微裂隙以及裂隙的不稳定。

在这个阶段，岩石的变形是不可逆的，并且会产生能量损耗。

非弹性阶段的应力范围是岩石从弹性转变为非弹性的区域。

.破坏阶段（CD段）在破坏阶段，曲线达到最大强度点C，这是岩石破坏的标志。

在C点，岩石达到其承受的最大强度，应力达到饱和状态。

此后，曲线开始向下弯曲，岩石开始出现破裂现象。

三、岩石应力应变曲线的影响因素岩石应力应变曲线的形状和特征受到多种因素的影响，主要包括岩石的类型、成分、结构、温度、湿度以及应变速率等。

.岩石类型和成分不同类型的岩石具有不同的力学性质和应力应变曲线。

例如，硬质岩石如花岗岩和石灰岩的应力应变曲线相对较为陡峭，而软质岩石如页岩和粘土的应力应变曲线则相对较为平缓。

此外，岩石的成分也会影响其力学性质和应力应变曲线。

例如，含有粘土矿物较多的岩石通常具有较低的强度和较高的塑性变形能力。

.岩石结构和构造岩石的结构和构造对其力学性质和应力应变曲线具有重要影响。

1.内力地质作用（endogenic geological process）：由地球内部的能量（旋转能，重力能，辐射热能）引起岩石圈的物质成分，内部构造，地表形态发生变化的作用2.外力地质作用（exogenic geological process）：有太阳辐射能引起，产生大气环流，形成水的循环，动植物生长，在运动过程中改造地表3.岩浆作用（magmatism）：岩浆形成，运动，演化，冷凝形成岩浆岩的过程称为岩浆作用4.变质作用（metamorphism）：在高温，高压并有化学物质参与下，岩石发生成分，结构构造的变化，生成新的岩石的作用5.风化（weathering）：在地表环境下由于大气，水，生物等作用，岩石在原地分解和破坏6.剥蚀（denudation）：各种地质营力，在运动过程中对地表岩石产生破坏，并把破碎分解的产物剥离原地7.矿物（mineral）：由地质作用形成的，具有一定化学成分和物理性质的自然元素单质和化合物8.岩石的抗拉强度（tensile strength）：岩石在单轴拉伸荷载作用下达到破坏时所能承受的最大拉应力9.岩石的抗压强度（compressive）：岩石在压缩荷载作用下达到破坏前所能承受的最大压应力10.褶皱构造（fold）：岩层受到构造运动作用后，在未丧失连续性的情况下产生的弯曲变形11.断裂构造（frocture）：组成地壳的岩层，受到剧烈地壳运动构造应力的作用，产生变形达到一定程度后，岩层的连续性遭到破坏，形成一系列大小不一，形式不同的断裂12.节理（joint）：指岩层受力断开后，断裂面两侧岩层沿断裂面没有明显相对位移的断裂构造13.断层（fault）：是指岩石在构造盈利作用下发生断裂，沿断裂面两侧岩块发生明显的相对位移的断裂构造14.容水性：指岩土在常压下能容纳一定水量的性能15.持水性：依靠分子引力或毛细力，在岩土孔隙，裂隙中能保持一定数量水体的性能16.给水性：在重力作用下，饱水岩土能够流出一定水量的性能17.包气带水：位于地下水面以上包气带中的水，分土壤水和上层滞水18.地下水的埋藏条件：指含水层在地质剖面中所处的部位及受隔水层限制的情况，分包气带水，潜水，承压水19.上层滞水：埋藏于地表浅处，局部隔水透镜体上，具有自由水面的地下水20.潜水（phreatic water）：指埋藏于地表以下，第一个稳定隔水层之上具有自由水面的饱水带中的重力水21.承压水（pressure water）：埋藏并充满在两个隔水层之间的含水层中的地下水，是一种有压重力水22.流沙：在饱和土中，如果土颗粒之间的有效应力为0，则土颗粒将悬浮于水中，出现随水一起流出的现象称为流沙23.管涌：在地下水渗透力的作用下，土中的细小颗粒穿过粗颗粒之间的孔隙被渗流逐渐带走，久而久之，在土层中将形成管状空洞，使土体结构破坏，强度降低，压缩性增加的现象24.滑坡（landslide）：斜坡上的岩土体，在重力的作用下，沿着斜坡内部一定的滑动面整体下滑，且水平位移大于垂直位移的坡体变形25.崩塌（collapse）：陡峭边坡崖壁上，由于陡倾裂隙的切割，导致岩体突发倾倒崩落，堆积于坡脚的过程26.地震波：地震发生时，震源处产生剧烈波动，以弹性波形式向四周传播，分为体波和面波27.地震烈度：指某地区地表面和建筑物受地震影响和破坏的程度28.工程地质学：地质学的一个分支学科，是一门研究与工程建设相关的地质环境问题，是工程科学和地质学相交叉的一门边缘学科29.岩层产状：是指岩层的空间位置。

岩土力学作业一说明：本次作业对应于文字教材1至3章，应按相应教学进度完成。

一、填空题（每空1分，共计25分）1．工程上常用的土的密度有湿密度、饱和密度、浮密度和干密度。

2．土是由固相、气相、和液相三部分组成。

3．土体的应力按引起的原因分为自重应力和附加应力两种。

4．对于天然土，OCR>1时的土是超固结土，OCR=1的土属于正常固结土，而OCR<1的土是欠固结土。

5.土的颗粒分析试验最常用的室内试验方法有筛析法和比重计法。

6. 土体的变形可分为由正应力引起的体积变形和由剪应力引起的形状变形。

7.按照土颗粒的大小、粒组颗粒含量把地基土分成碎石土、砂土、粉土、粘性土和人工填土。

8.根据渗透破坏的机理，渗透破坏的形式主要有流土、管涌、接触流失和接触冲刷。

9.控制坝基及地基的渗流，其主要任务可归结为三点：一是尽量减少渗漏量；二是提早释放渗透压力，保证地基与水工建筑物有足够的静力稳定性；三是防止渗透破坏，保证渗透稳定性。

二、问答题（每小题5分，共计35分）1．什么是孔隙比e、孔隙率n，二者的关系。

孔隙比为土中孔隙的体积与土粒的体积之比；孔隙率为土中孔隙的体积与土的体积之比；关系为：n=e/(1+e)，或e=n/(1-n)。

2．固结度指：在某一固结应力作用下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。

3. 在压力作用下，饱和土体固结的力学本质是什么？在某一压力作用下，饱和土体的固结过程就是土体中的超孔隙水应力不断消散、附加有效应力不断增加的过程，即超孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。

4. 土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？这两个系数是怎样定义的？答：不均匀系数u C 和曲率系数c C1060d d C u = ， ()6010230d d d C c = 10d ，30d ，60d 为粒径分布曲线上小于某粒径的土粒含量分别为10%，30%，60%时所对应的粒径。

5. 请写出无侧向变形条件下的压缩量计算公式，并指出各个量的含义。

岩石力学与工程课后习题与思考解答(总19页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章岩石物理力学性质3.常见岩石的结构连接类型有哪几种各有什么特点答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。

结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。

这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。

7.岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：岩石在单轴压缩载荷作用下，破坏形式包含三种：X状共轭面剪切破坏、单斜面剪切破坏和拉伸破坏。

前两类破坏形式主要是因为轴向主应力因起破坏面的剪应力超过岩石最大剪应力而导致的破坏；后一类破坏主要是因为轴向主应力引起破坏面横向拉应力超过岩石最大拉应力而导致的破坏。

9.什么是全应力-应变曲线，为什么普通材料试验机得不出全应力-应变曲线？答：能全面反映岩石受压破坏过程中的应力、应变特征，特别是岩石破坏后的强度与力学性质变化规律的应力应变曲线就叫全应力-应变曲线。

普通试验机只能得出半程应力-应变曲线不能得出全应力-应变曲线的原因是由于试验机的刚性不足，在岩石压缩过程中，试件受压，试验机框架受拉，随着岩样不断被压缩，试验机发生的弹性变形以应变能形式存于机器中，当施加压力超过岩石抗压强度，试件破坏，此时，试验机迅速回弹，被存于试验机中的应变能瞬间释放到岩石试件中，引起岩石的激烈破坏和崩解，因而造成无法获得岩石在超过峰值破坏强度后受压的应力应变曲线。

10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、流变和反复加、卸载作用下的破坏？答：（1）如下图示全应力应变曲线：左半部A的面积代表，达到峰值强度时，积累在试件内部的应变能，右半部B 代表试件从破裂到破坏所消耗的能量。

若A＞B，说明岩石破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就会产生岩爆，若A＜B，则说明应变能在破坏过程中全部消耗掉，因而不会产生岩爆。

岩层的产状和岩石变形2007/12/13 14:49岩层是指由两个平行的或近于平行的界面所限制的岩性相同或近似的层状岩石。

岩层的上下界面叫层面，分别称为顶面和底面。

岩层的顶面和底面的垂直距离称为岩层的厚度。

任何岩层的厚度在横向上都有变化，有的厚度比较稳定，在较大范围内变化较小；有的则逐渐变薄，以至消失，称为尖灭；有的中间厚、两边薄并逐渐尖灭，称为透镜体。

如果岩性基本均一的岩层，中间夹有其它岩性的岩层，称为夹层，如砂岩含页岩夹层，砂岩夹煤层等等；如果岩层由两种以上不同岩性的岩层交互组成，则称为互层，如砂、页岩互层，页岩、灰岩互层等等。

夹层和互层反映构造运动或气候变化所导致的沉积环境的变化。

一、岩层的产状（一）不同产状的岩层岩层在地壳中的空间方位称为岩层的产状。

由于岩层沉积环境和所受的构造运动不同，可以有不同的产状。

一般可以分为水平岩层、倾斜岩层、直立岩层和倒转岩层：1.水平岩层在广阔的海底、湖盆、盆地中沉积的岩层，其原始产状大都是水平或近于水平的。

在水平岩层地区，如果未受侵蚀或侵蚀不深，在地表往往只能见到最上面较新的地层；只有在受切割很深的情况下，才能出露下面较老的岩层。

例如华北平原，除非根据钻孔资料，否则不能知道地下都有什么岩层。

2.倾斜岩层指岩层层面与水平面有一定交角（0—90°）的岩层。

有些是原始倾斜岩层，例如在沉积盆地的边缘形成的岩层，某些在山坡山口形成的残积、洪积层，某些风成、冰川形成的岩层，堆积在火山口周围的熔岩及火山碎屑层等，常常是原始堆积时就是倾斜的。

但是，在大多数情况下，岩层受到构造运动发生变形变位，使之形成倾斜的产状。

在一定范围内岩层的产状大体一致，称为单斜岩层。

单斜岩层往往是褶皱构造的一部分。

3.直立岩层指岩层层面与水平面直交或近于直交的岩层，即直立起来的岩层。

在强烈构造运动挤压下，常可形成直立岩层。

4.倒转岩层指岩层翻转、老岩层在上而新岩层在下的岩层（图7-12），这种岩层主要是在强烈挤压下岩层褶皱倒转过来形成的。

高温高压下岩石变形的实验观察岩石是地球上最常见的物质之一，它们构成了地壳的主要组成部分。

然而，岩石在地壳深处经历了高温高压的环境，这对它们的物理特性和变形行为产生了重要影响。

为了更好地理解岩石在高温高压下的变形过程，科学家们进行了一系列实验观察。

首先，让我们来了解一下高温高压对岩石的影响。

在地壳深处，温度和压力都比较高。

温度的升高会导致岩石中的矿物发生相变，从而改变了岩石的物理性质。

压力的增加则会使岩石变得更加致密，并且增强了岩石内部的应力。

这些因素共同作用下，岩石在高温高压下发生了不同的变形过程。

实验观察是研究高温高压下岩石变形的重要手段之一。

科学家们通常使用高温高压实验室设备，如高温高压炉和压力容器，来模拟地壳深处的环境。

他们选择不同类型的岩石样本，并将其置于实验设备中，然后通过控制温度和压力来观察岩石的变形行为。

在实验过程中，科学家们使用了各种观测方法来记录岩石的变形过程。

其中一种常用的方法是使用显微镜观察岩石的微观结构。

通过放大岩石样本的显微图像，科学家们可以看到岩石中的微观变形特征，如晶体的滑移和破裂。

这些观察结果可以帮助科学家们理解岩石在高温高压下的变形机制。

此外，科学家们还使用了其他一些实验技术来观察岩石的变形过程。

例如，他们可以使用声波或X射线来测量岩石样本的弹性模量和断裂强度。

这些实验数据可以提供有关岩石变形性质的重要信息。

此外，科学家们还可以使用电子显微镜和扫描电子显微镜等高分辨率仪器来观察岩石的微观结构和化学成分。

通过实验观察，科学家们发现了一些有趣的现象。

例如，在高温高压下，岩石中的矿物会发生相变，形成新的矿物相。

这些相变过程可以改变岩石的物理性质，例如硬度和脆性。

此外，岩石在高温高压下还会发生塑性变形，即岩石的形状和体积会发生可逆性的改变。

这些变形过程可以通过观察岩石的微观结构来研究。

实验观察还揭示了岩石变形的一些规律。

例如，科学家们发现，岩石的变形行为与其组成矿物的物理性质密切相关。

岩石力学知识点总结一、岩石的力学性质岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的响应和变形规律，包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、弹性模量等。

这些性质对于工程设计和地质灾害的防治非常重要。

岩石的力学性质受到多种因素的影响，包括岩石的成分、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 抗压强度抗压强度是指岩石在受到垂直方向外力作用下的抵抗能力。

岩石的抗压强度可以通过实验或者间接方法来进行测定，通常以MPa为单位。

抗压强度受到岩石成分和密度的影响，通常晶体颗粒越大、结晶度越高的岩石其抗压强度越高。

2. 抗拉强度抗拉强度是指岩石在受到拉伸力作用下的抵抗能力。

通常岩石的抗拉强度远远低于其抗压强度，因为岩石在自然界中很少受到拉力的作用。

抗拉强度常常通过实验来进行测定，其数值对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要意义。

3. 抗剪强度抗剪强度是指岩石在受到切割或者剪切力作用下的抵抗能力。

岩石的抗剪强度与其结构和组成有关，一般来说，岩石中存在着一定的位移面和剪切面，这些面的摩擦和滑移对于岩石的抗剪强度产生了重要的影响。

4. 弹性模量弹性模量是指岩石在受到外力作用下的弹性变形能力。

弹性模量也叫做“模量”，其数值越高，说明岩石在受到外力作用下的变形越小。

弹性模量对于岩石的岩石工程设计和地质灾害防治具有重要的意义。

二、岩石的变形和破坏规律岩石在受到外力作用下会发生变形和破坏，其变形和破坏规律对于地质工程的设计和地质灾害的防治具有重要的意义。

岩石的变形和破坏规律受到多种因素的影响，包括岩石的力学性质、结构、孔隙度、水分含量等。

1. 岩石的变形规律岩石在受到外力作用下会发生变形，其变形规律通常表现为弹性变形、塑性变形和破坏。

弹性变形是指岩石在受到外力作用后能够恢复原状的变形，塑性变形是指岩石在受到外力作用后不能够恢复原状的变形，破坏是指岩石在受到外力作用后达到极限状态，无法继续承受力的作用。

2. 岩石的破坏规律岩石在受到外力作用下会发生破坏，其破坏规律通常表现为压缩破坏、拉伸破坏和剪切破坏。

岩石的1岩石的力学性质－岩石的变形岩石的强度：岩石抵抗外力作用的能力，岩石破坏时能够承受的最大应力。

岩石的变形：岩石在外力作用下发生形态（形状、体积）变化。

岩石在荷载作用下，首先发生的物理力学现象是变形。

随着荷载的不断增加，或在恒定载荷作用下，随时间的增长，岩石变形逐渐增大，最终导致岩石破坏。

岩石变形过程中表现出弹性、塑性、粘性、脆性和延性等性质。

▪ 1.5岩石变形性质的几个基本概念▪1）弹性(elasticity)：物体在受外力作用的瞬间即产生全部变形，而去除外力(卸载)后又能立即恢复其原有形状和尺寸的性质称为弹性。

▪弹性体按其应力－应变关系又可分为两种类型：▪线弹性体：应力－应变呈直线关系。

▪非线性弹性体：应力—应变呈非直线的关系。

▪2）塑性（plasticity）：物体受力后产生变形，在外力去除（卸载）后变形不能完全恢复的性质，称为塑性。

▪不能恢复的那部分变形称为塑性变形，或称永久变形，残余变形。

▪在外力作用下只发生塑性变形的物体，称为理想塑性体。

▪理想塑性体，当应力低于屈服极限时，材料没有变形，应力达到后，变形不断增大而应力不变，应力－应变曲线呈水平直线.▪3）黏性(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，称为粘性。

▪应变速率与时间有关，－>黏性与时间有关▪其应力－应变速率关系为过坐标原点的直线的物质称为理想粘性体（如牛顿流体），▪4）脆性(brittle):物体受力后，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，称为延性。

▪ 1.7岩石变形指标及其确定▪岩石的变形特性通常用弹性模量、变形模量和泊松比等指标表示。

3）全应力－应变曲线的工程意义▪①揭示岩石试件破裂后，仍具有一定的承载能力。

▪②预测岩爆。

▪若A>B，会产生岩爆▪若B>A，不会产生岩爆▪③预测蠕变破坏。

▪当应力水平在H点以下时保持应力恒定，岩石试件不会发生蠕变。