第三章 应力分析

第三章地质构造分析的力学基础,什么的结果？,力,第一节应力分析,一、基本概念,力,外力,内力,体力,面力,固有内力,附加内力,压力,剪力,正应力,剪应力,力(Force)：,外力(externalforce)：,对于一个物体来说，另一个物体施加于这个物体力称为外力。,是物体对物体的作用，既有大小、也有方向，是矢量。,面力(surfaceforce)：,是通过接触面作用于物体的力。,体力(bodyforce):,是不必通过接触就可以从外部连续作用在物体内个质点上的力，如重力、惯性力、磁力、电力等。,内力(internalforce):,同一物体内部各部分之间的相互作用力为内力。内力分为固有内力和附加内力。,固有内力,物体是由无数质点组成的，因此，在未受到外力作用时，其内部已经存在着相互作用力，它使各质点处于平衡状态，从而保持一定形状，这种内力称为固有内力,附加内力,当物体受到外力作用时，其内部各质点位置发生变化，它们相互作用就发生改变，致使达到一个新的平衡，因此，在外力作用下内力的改变量叫附加内力。,正应力(Normalstress)与剪应力(shearstress),正应力也叫之应力，压应力为正,剪应力逆时针应力为正，顺时针为负,应力单位：,Pascal（帕斯卡）简称Pa（帕）N/m2，N（牛顿）kgm/s2Mpa（兆帕）106Pa10bar（巴）0.01kb（千巴）,二、应力状态与应力椭球体,当物体受力处于平衡状态时，通过该物体内任意微小单元体，使得六个面只有正应力，而无剪应力，这种面叫主应力面。作用在主应力面的力叫主应力（principalstress）。,最大主应力（1）中间主应力（2）最小主应力（3）|13|叫应力差,即最大主应力与最小主应力之差。,（二）应力椭球体（Stressellipsoid）,应力椭球体（Stressellipsoid）：当主应力123,并且符号相同，就可根据一点的主应力1、2、3为半径作出一个椭球体，该椭球体代表作用该点的全部应力状态。,应力椭球体的三个主轴叫应力主轴。,沿三个主应力平面切过椭球体的三个椭圆面叫应力椭圆。,物体中一点的应力状态，可依据应力椭球体的形状分为：1、单轴应力状态：一个不为零，两个为0；2、双轴应力状态：两个不为0，一个为0；3、三轴应力状态、三个应力都不为0,1、单轴应力状态：一个不为零，两个为0；单轴压缩：12=3=0单轴拉伸：1=2=03,2、双轴应力状态双轴压缩：123=0平面应力状态：12=03纯剪应力状态：1=-3，2=0,3、三轴应力状态、三个应力都不为0当1=2=3时，称为均压，也叫静水压力或流体静压力。,F=mg=Vg=hAgF/A=hg,F(108N),h(km),=2.6石英岩F1=1.0133105NF2=1.0133105N+hAg上覆岩层的压力与深度成正比,F1,F2,静水压力,zF/A=hg，zxy静水压力xy/（1-）z1km深的花岗岩（2.6）z2.61039.8103=25.5106Pa设=0.25，xy(0.25/0.75)zz/3,三、应力分析,单轴应力状态的二维应力分析,一点的二维应力状态八种类型,常见应力状态及其应力莫尔圆,四、与应力有关地质方面的一些基本概念,1、地应力：指地壳内单位面积的力,T(s、t),2、应力场：一系列瞬时的点应力状态组成的空间,T(s、t),3、构造应力场：地壳内某一瞬时一定范围的应力状态。,T(s、t),按s、t划分，把构造应力场进一步可划分：,按空间（S）划分