构造-05第三章地质构造分析的力学基础课件

1、构造-05第三章地质构造分析的力学基础应应 变变变形与应变变形与应变变形：地壳内岩石受到应力作用，内部各个变形：地壳内岩石受到应力作用，内部各个质点经受了位移，从而使岩石的初始形状、质点经受了位移，从而使岩石的初始形状、方位或位置发生改变，这种改变通常称为变方位或位置发生改变，这种改变通常称为变形。形。变形的基本方式包括：平移、旋转、体变和变形的基本方式包括：平移、旋转、体变和形变。形变。变形是由应变度量的。应变可以是长度变化变形是由应变度量的。应变可以是长度变化（线应变）、角度变化（角应变）或体积变（线应变）、角度变化（角应变）或体积变化（体应变）。化（体应变）。构造-05第三章地质构造分析

2、的力学基础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念1、线应变：、线应变： 1）伸长度（线应变）：变形前后单位线段长）伸长度（线应变）：变形前后单位线段长度的改变量。度的改变量。L0L1e = (L1 - L0 )/ L0 e 伸长为正；缩短为负伸长为正；缩短为负构造-05第三章地质构造分析的力学基础 在拉伸或压缩情况下，变形物体不仅会在拉伸或压缩情况下，变形物体不仅会在拉伸或压缩方向上（纵向上）产生变在拉伸或压缩方向上（纵向上）产生变形，而且在与之垂直的方向上（横向上）形，而且在与之垂直的方向上（横向上）产生应变（产生应变（e0）。）。 e0 = b/b0e = (L1 -

3、L0 )/ L0 e 伸长为正；缩短为负伸长为正；缩短为负L0L1b1b0构造-05第三章地质构造分析的力学基础 在弹性应变范围内，横向线应变与纵向在弹性应变范围内，横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一个常数。称为线应变之比的绝对值为一个常数。称为泊松比。属于物质的一种物理常数，与泊松比。属于物质的一种物理常数，与外力无关。外力无关。 =| e0/e |e = (L1 - L0 )/ L0e 伸长为正；缩短为负伸长为正；缩短为负L0L1b1b0构造-05第三章地质构造分析的力学基础 2）长度比：变形后线段长度与变形前线段）长度比：变形后线段长度与变形前线段长度之比。长度之比。s=L/L0=（

4、 L0 + L ）/L0=1+e 3) 平方长度比（平方长度比（ ）：）： = s2=（1+e）2第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础线线应应变变实实例例构造-05第三章地质构造分析的力学基础2、剪应变：变形前相互、剪应变：变形前相互垂直的两条直线，变形垂直的两条直线，变形后其夹角偏离直角的量后其夹角偏离直角的量（ ）为角剪应变，其）为角剪应变，其正切为剪应变。正切为剪应变。 =tan 顺时针为正，逆时针为顺时针为正，逆时针为负。负。 第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础3、

5、体积应变：变形前后体积的变化量。、体积应变：变形前后体积的变化量。 =（V-V0）/V0第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础4、应变椭球体：变形物体内一点上变形前的一、应变椭球体：变形物体内一点上变形前的一个圆球体在变形后变成一个椭球体个圆球体在变形后变成一个椭球体应变椭球应变椭球 应变椭球体内有三个互相垂直的主轴，沿主轴应变椭球体内有三个互相垂直的主轴，沿主轴方向只有线应变而没有剪应变，称之为方向只有线应变而没有剪应变，称之为应变主应变主轴轴（应变主方向）。分别以（应变主方向）。分别以 1， 2， 3（或（或X, Y, Z）表示。椭

6、球体的三个主轴的半径分别为）表示。椭球体的三个主轴的半径分别为 1， 2， 3。 包含应变椭球体的任意两个主轴的平面叫做包含应变椭球体的任意两个主轴的平面叫做应应变主平面变主平面。第三节第三节 有关应变的有关应变的 几个基本概念几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础 如果取椭球的几何中心为坐标圆点，取如果取椭球的几何中心为坐标圆点，取x，y，z轴分别平行于轴分别平行于 1， 2， 3方向，则方向，则应变椭球体方程为：应变椭球体方程为：第三节第三节 有关应变的有关应变的 几个基本概念几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础 通过椭球中心包含任意两个通过椭球中心包含任意两个

7、应变主轴的应应变主轴的应变主平面与椭球相交为椭圆，称为变主平面与椭球相交为椭圆，称为应变椭圆应变椭圆。第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念 如果中间应变轴长度不发生变化，如果中间应变轴长度不发生变化，变形只发生在变形只发生在XZ面上，称为面上，称为平面应变平面应变。构造-05第三章地质构造分析的力学基础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念应变椭球的意义应变椭球的意义 1代表最大延伸方向（物质运动方向），平代表最大延伸方向（物质运动方向），平行于构造岩中的拉伸线理方向；擦痕方向。行于构造岩中的拉伸线理方向；擦痕方向。构造-05第三章地质构造分析的力学基

8、础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念应变椭球的意义应变椭球的意义 与与 1垂直的面为一个张性面（垂直的面为一个张性面（YZ面），是张节理发育的方向。面），是张节理发育的方向。构造-05第三章地质构造分析的力学基础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念应变椭球的意义应变椭球的意义 与与 3 垂直的面（垂直的面（XY面面)是一个挤压面，是一个挤压面，包括褶皱面。包括褶皱面。XY面面构造-05第三章地质构造分析的力学基础第三节第三节 有关应变的几有关应变的几个基本概念个基本概念应变椭球的意义应变椭球的意义应变椭球体的圆切面应变椭球体的圆切面为无伸缩面。为无

9、伸缩面。无伸缩面与无伸缩面与 3之间为之间为收缩应变区，岩石遭收缩应变区，岩石遭受到挤压变形；受到挤压变形；无伸缩面与无伸缩面与 1之间为之间为拉伸应变区，岩石遭拉伸应变区，岩石遭受到拉伸变形。受到拉伸变形。构造-05第三章地质构造分析的力学基础5、旋转应变与非旋转应变、旋转应变与非旋转应变非旋转应变：物体内变形前与应变主轴非旋转应变：物体内变形前与应变主轴平行的直线，在变形后方向不变，只是平行的直线，在变形后方向不变，只是长度发生变化。长度发生变化。旋转应变：物体内变形前与应变主轴平旋转应变：物体内变形前与应变主轴平行的直线，在变形后方向和长度都发生行的直线，在变形后方向和长度都发生变化。变

10、化。第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念构造-05第三章地质构造分析的力学基础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念纯剪纯剪单剪单剪纯剪应变：纯剪应变：变形前与应变椭球主轴平行的直线在变形后仍变形前与应变椭球主轴平行的直线在变形后仍保持其平行性，体积不变且中间应变轴应变为保持其平行性，体积不变且中间应变轴应变为0；单剪应变：单剪应变：平行于剪切面方向上的平面在变形前后保持其平行于剪切面方向上的平面在变形前后保持其平行性，单剪变形是一种等体积变形。平行性，单剪变形是一种等体积变形。6、纯剪与单剪应变、纯剪与单剪应变构造-05第三章地质构造分析的力学基础第

11、三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念均匀应变：均匀应变：物体内各点的应变特征相同的变形。其特物体内各点的应变特征相同的变形。其特征是：变形前的直线，变形后仍是直线，变形前的平征是：变形前的直线，变形后仍是直线，变形前的平行直线，变形后仍然平行。物体内各点的应变性质行直线，变形后仍然平行。物体内各点的应变性质（大小和方向相同）。（大小和方向相同）。7、均匀应变和非均匀应变、均匀应变和非均匀应变构造-05第三章地质构造分析的力学基础第三节第三节 有关应变的几个基本概念有关应变的几个基本概念8、无限小应变：当畸变很小，伸长度或剪、无限小应变：当畸变很小，伸长度或剪应变无限地接近应变无限地接近0时，称为无限小应变；时，称为无限小应变； 无限小应变中，剪应变无限小应变中，剪应变 值等于角剪切值等于角剪切 9、有限应变：在地质应用中，实际应变都、有限应变：在地质应用中，实际应变都很大，在很大，在e或或 不超过不超过0.01时称为无限小应时称为无限小应变，否则称为有限应变。变，否则称为有限应变。构造-05第三章地质构造分析的力学基础1010、递进变形、递进变形变形初始状态至最终状变形初始状态至最终状态之间，增量应变的叠加过程，用于理态之间，增量应变的叠加过程，用于理解和描述变形过程（演化）。解和描述变形过程（演化