下载文档原格式
第5章岩石力学性质徐海军地球科学学院第一节岩石力学性质的几个基本概念岩石力学性质`岩石力学性质是岩石受力作用之后的反映，主要指岩石变形特征及岩石的力学强度。
岩石变形与岩石本身力学性质有密切关系。
`岩石力学性质研究的途径：`野外观察天然岩石力学现象；`实验室内岩石变形实验；`野外对岩体进行实地实验；`理论分析和数值模拟。
岩石力学性质是构造分析的基础岩石是如何变形的？地壳变形过程与受力作用0.1MPa高温流变仪样品装置示意图实验室岩石变形实验实验试样及主应力图示σ1σ2=σ3= 围压 σ3σ1=σ2= 围压 差（异）应力（differential stress ）σ=σ1-σ3压缩拉伸物体的弹性形变_胡克定律岩石变形的应力－应变曲线弹性变形与塑性变形`弹性变形：岩石在外力作用下发生变形，当外力解除后，又完全恢复到变形前的状态，该变形称为弹性变形 。
特点：应力和应变成正比，符合虎克定律。
σ=EeE—弹性模量/杨氏模量`塑性变形：随着外力继续增加，变形继续增大，当应力超过岩石的弹性极限后，再将应力撤去，变形岩石已不能完全恢复原来的形状，保留一定的永久变形，该变形称为塑性变形 。
岩石变形的应力－应变曲线滞弹性（anelastic）非理想弹性体的变形：受力不立即产生全部弹性变形，而是随着时间的延长逐渐增大弹性变形到应有的值；当撤除外力后，也不立即恢复原状，而是随时间延长逐渐恢复原状。
这种现象称为弹性后效（即滞弹性）。
岩石弹性变形通常表现为滞弹性（anelastic）。
岩石的滞弹性具有重要意义，上地幔的地震波衰减就被认为与岩石的滞弹性有关。
屈服应力σy（yield stress）`随着变形继续，应力－应变曲线斜率变小，这时如果撤除应力，曲线并不回到原点，而与e轴交于e1，说明试样由于超出其弹性极限而发生了永久变形。
这个极限点的应力叫屈服应力σy（yield stress）。
塑性材料的力学行为塑性变形材料 理想塑性材料岩石变形的应力－应变曲线 岩石 抗压强度 (MPa) 抗张强度 (MPa) 抗剪强度(MPa) 花岗岩 148 (37-379) 3-5 15-30 大理岩 102 (31-262) 3-9 10-30 石灰岩 96 (6-360) 3-6 12-20 砂岩 74 (11-252) 1-3 5-15 玄武岩 275 (200-350) 10页岩 20－80 2岩石的抗压强度>抗剪强度>抗张强度脆性`脆性：脆性材料在弹性范围内或弹性变形后立即破裂，即在破裂前没有或有极小的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。
第四章应变分析基础本章主要内容•变形、位移和应变的概念•旋转应变与非旋转应变•递进变形、全量应变与增量应变•岩石的变形阶段•影响岩石力学性质的外部因素一、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。
原始状态原始状态原始状态挤压应变的一般情况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l 0的杆件变形后长度为l ，则其线应变e 为000l l l l l e ∆=−=杆件的简单拉伸变形线应变可用百分数表示。
一般把伸长时的线应变取正值，缩短时的线应变取负值。
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e 0为泊松比：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，杆件的简单拉伸变形该常数就是该材料的泊松比（ν），即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（ψ）称为角剪切应变，或简称角剪应变，其正切值γ称为剪应变，即γ＝tgψ.边长为单位长度的正方形相邻两边发生的剪应变3．主应变和应变主方向在均匀变形条件下，通过变形物体内部任意点总是可以截取一个体积微小的立方体，其三对相互垂直的表面上都只有线应变而无剪应变，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，平行于最大伸或最大主应长方向者称为最大应变主方向λ1变轴A，平行于最大压缩方向者称为最小应或最小主应变轴C，介于其间的变主方向λ3或中间主应变轴B。
为中间应变主方向λ2根据应变主轴方向的物质线在变形前后平行与否，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，λ1和λ3质点线方向在变形前后保持不变。
如果体积不变而且λ2=0，则称为纯剪应变。
