第二章岩石的力学性质

1、虎克定律：虎克定律：= E e应力与应变应力与应变成正比成正比屈服点屈服点屈服应力屈服应力硬化硬化褶皱就是一种褶皱就是一种塑性变形的表塑性变形的表现形式之一现形式之一蠕变蠕变一般规定：一般规定：断裂前塑性变形断裂前塑性变形量在量在5%以下的为以下的为脆性材料；脆性材料；10以上的为韧性材以上的为韧性材料。料。脆性材料在破裂前脆性材料在破裂前没有或有极小的塑没有或有极小的塑性变形，材料的这性变形，材料的这种性质称为脆性，种性质称为脆性，这种破裂称为脆性这种破裂称为脆性破裂。破裂。在温度和围压较低的在温度和围压较低的情况下，常表现为脆情况下，常表现为脆性。但随着温度和围性。但随着温度和围压的增高，

2、岩石常表压的增高，岩石常表现出一定的韧性。现出一定的韧性。破裂面破裂面带状带状材料的韧性程度不材料的韧性程度不同，其产生破裂的同，其产生破裂的形式也不同形式也不同l试验和自然界宏观破裂的主要形式张裂位移方向垂直于破裂面剪裂位移方向平行于破裂面 张裂面张裂面剪裂面剪裂面特点：特点：）1 1平行于张裂面；平行于张裂面； ）1是两组剪裂面的平分是两组剪裂面的平分线；线；）两组剪裂面相交于）两组剪裂面相交于2轴轴.p2p2p1p1mn45l岩石的抵抗岩石的抵抗剪切剪切破裂的能力破裂的能力不仅不仅与剪应力有关，与剪应力有关，而且和作用在该而且和作用在该截面上的正应力截面上的正应力有关！有关！ 岩石剪裂极

3、限剪应力：岩石剪裂极限剪应力： n n 岩石剪裂极限剪应力：岩石剪裂极限剪应力： n 上式可改写成上式可改写成 0n tan 剪破裂发生时的剪应力剪破裂发生时的剪应力 当当n时岩石的抗剪强度（又称岩石内聚力）时岩石的抗剪强度（又称岩石内聚力）n为剪裂面上的正应力。为剪裂面上的正应力。 为内摩擦角，tan该点剪应力：该点剪应力：n 为内摩擦系数。为内摩擦系数。l内摩擦角l 剪裂角l2 共轭剪裂面之间的夹角l 应力分析中斜截面与主平面之间的夹角，或主应力与截面法线之间的夹角l2 90l 45/2l2 2 180 ( 90)l剪裂面与“角”l内摩擦角l 共轭剪裂面之间的夹角l 应力分析中斜截面与主平

4、面之间的夹角，或主应力与截面法线之间的夹角l 90l 45/2l 2 2 180l( 90) 莫尔认为：同种岩石的内摩擦角并不是常数，而是随着围压的变化而改变的。nf(n) 包络线：不同围压下破包络线：不同围压下破裂极限莫尔圆相切的一裂极限莫尔圆相切的一对曲线。对曲线。2022-5-20152022-5-20162022-5-2017可以是面也可以是面也可以是带可以是带2022-5-20182022-5-2019二、构造层次二、构造层次随地壳深度增加温度压力升高，引起岩石力学性质变化而随地壳深度增加温度压力升高，引起岩石力学性质变化而产生的变形性质的垂向分带性。产生的变形性质的垂向分带性。总体

5、上为上部为脆性破裂变形，向下出现弯曲、压扁和韧性总体上为上部为脆性破裂变形，向下出现弯曲、压扁和韧性剪切，最深处为塑性流动变形剪切，最深处为塑性流动变形2022-5-2020二、构造层次二、构造层次表构造层次：位于地表，主要表现为断层、断块等脆性变形，由表构造层次：位于地表，主要表现为断层、断块等脆性变形，由 剪切破裂机制造剪切破裂机制造 成。成。2022-5-2021浅构造层次：相当于浅构造层次：相当于05km的深度范围，以断层和纵弯褶的深度范围，以断层和纵弯褶 皱为主导变形作用是作用。皱为主导变形作用是作用。中构造层次：中构造层次：515km，以塑性压扁和韧性剪切变形为主，以塑性压扁和韧性

6、剪切变形为主， 发育劈理和面理。该层次顶面以板劈理出现为界，即发育劈理和面理。该层次顶面以板劈理出现为界，即 板劈理前锋面。板劈理前锋面。深构造层次：深构造层次：15km以下，主导变形作用是流变作用和深熔以下，主导变形作用是流变作用和深熔 作用。代表性构造是柔流褶皱和韧性剪切带，深部发作用。代表性构造是柔流褶皱和韧性剪切带，深部发 生混合岩化，甚至形成深熔花岗岩。生混合岩化，甚至形成深熔花岗岩。2022-5-2022Sibson断层双层结构模式断层双层结构模式岩石力学性质随地壳深度而变化，同一断层的变形行为在不同深岩石力学性质随地壳深度而变化，同一断层的变形行为在不同深度表现不同，浅部以产生碎裂岩的脆性变形为主，深部以产生糜度表现不同，浅部以产生碎裂岩的脆性变形为主，深部以产生糜棱岩的韧性变形