第三章：地质构造分析的力学基础

地质构造分析的理学基础包括应力和应力状态，应力分析应变的概念，岩石的力学性质及影响因素，岩石的破坏。框架清晰，知识点全面，有需要的小伙伴可以看看哟。

第三章：地质构造分析的力学基础

• 第一节应力和应力状态
  • 外力、内力和应力
    • 外力
      • 外界作用于某一物体之上的力
      • 面力（压力）：通过某一界面的相互作用力
      • 体力（磁力、重力）：分布于物体内各质点的力
    • 内力
      • 物体内部质点间的作用力
      • 固有内力：在没有外力作用时物体内质点间的相互作用力，他保持物体的形状和状态
      • 附加内力：在外力作用下固有内力的改变量，它引起物体形状和状态的改变
    • 应力
      • 截面M-N上的平均应力：Pm=ΔP/ΔA
      • （全应力）
      • 全应力可以分解成垂直于作用面的正应力和平行于作用面的剪应力
  • 应力状态
    • 在平衡力系中，总可以找到一个六面体使得三个相互垂直的面上只有正应力，而没有剪应力。 这种面称作主平面或主应力面（主平面），其上的正应力称作主应力
• 第二节应力分析
  • 单轴应力状态分析
    • 数学分析结论
    • 几何分析结论
  • 双轴应力状态分析
    • 数学分析结论
    • 几何分析结论
  • 三轴应力状态分析
  • 构造应力场
    • 在构造力的作用下主应力和最大剪应力的瞬时空间排列称为构造应力场
  • 应力集中
    • 是材料或岩块内部的局部不均匀性和不连续性在岩体内部造成应力场局部变化的现象
    • 断层端点、拐点、交叉点比较容易造成应力集中
• 第三节应变的概念
  • 地质体的变形方式
    • 五种基本方式
      • 拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转
    • 线应变：线段长度的变化
    • 剪应变：两线间角度的变化
    • 体积应变
  • 应变椭球
    • 设想未变形体中原来存在一单位圆球体，均匀变形后为三轴椭球， 以这个椭球体的形态和方位来表示岩石的应变状态，这个椭球称为应变椭球
    • 主应变、主平面、与常见地质构造的关系
  • 有限应变的有关概念
    • 有限应变
      • 岩石变形经历了从初始态到最终态的全部应变量
      • 增量应变：Δt时间内应变的增加量
      • 均匀应变：物体内各点的应变特征相同的变形
      • 非均匀应变
    • 递进变形
      • 从初始态到最终态变形的全过程
      • 共轴递进变形：增量应变主轴方位与有限应变主轴方位始终保持一致的递进变形。
      • 非共轴递进变形
    • 二维有限应变形式
      • 单轴伸缩：变形体内所有质点沿着某一坐标轴方向位移
      • 双轴伸缩：变形体内质点在x轴和y轴方向上均有位移， 但变形前任意给定直线上各点应变参数相等
      • 纯剪切：在双轴伸缩中，变形前后面积不发生改变
      • 简单剪切：质点平行于x轴位移，变形前平行于y的直线旋转θ角
      • 叠加情况
• 第四节岩石的力学性质及影响因素
  • 常温、常压下岩石的力学性质 指在力的作用下岩石的变形特征
    • 弹性变形阶段：应力与应变之间呈线性关系
    • 塑形变形阶段：应力增加不大便能产生较大的变形，撤去应力，应变不能完全恢复
    • 破裂变形阶段：保持试件上的最大应力值不变，试件将突然破坏
    • 对于不同岩石，这三个阶段发育的程度很不同 有些岩石在破坏前能产生较大的塑形应变，称为韧性 有些岩石在破坏前能产生较小的塑形应变，称为脆性 弹性和塑性的区别？
  • 影响岩石力学性质的因素
    • 围压
      • 随着围压增加，岩石弹性极限增大，延性增强，强度及破坏前的应变增大
    • 温度
      • 温度升高可降低岩石的弹性极限和强度，促进岩石的脆-延转化
    • 孔隙液压
      • 孔隙中的液体对矿物颗粒产生一种压力
      • 孔隙液压增大，它使岩石的延性、强度和弹性极限降低，脆性增加
    • 时间
      • 应变速率：单位时间内应变的变化量
      • 蠕变：岩石在恒定的荷载作用下应变随时间缓慢增长的现象
      • 松弛：应变保持不变时随着时间应力逐渐减小的现象
• 第五节岩石的破坏
  • 破坏和破裂的类型
    • 破裂方式：张裂和剪裂
  • 张裂
    • 张裂面是垂直最大张应力的破裂面
      • 该面上无剪切应力
      • 张应力达到岩石抗张强度发生的破裂
    • 张裂代表地壳浅部层次的构造变形
  • 剪裂
    • 剪应力达到或超过岩石的抗剪强度时发生的破裂
  • 岩石破裂准则
    • 断裂条件或准则：在临界或极限应力状态下，各点极限应力分量所满足的条件
    • 莫尔包络线：材料破坏时各种极限应力状态莫尔圆的公切线
    • 库伦准则：按照应力分析，在挤压或拉伸方向呈45度交角的截面上剪应力最大。称为最大剪切面。 因此，剪切破裂面应该发生在这个方向上，成对出现，称为共轭剪切破裂面。 剪切破裂面与最大主应力之间的夹角，称为剪裂角 α 共轭剪切破裂面之间的锐夹角，称为共轭剪裂角 2α
    • 库伦-纳维叶破坏准则
    • 莫尔破坏准则：围压降低时，岩石的内摩擦角和岩石抗剪强度变小 围压升高时，岩石的内摩擦角和岩石抗剪强度变大