构造地质学三

第三章岩石变形与应变分析基础（二）第一节应变

一、线应变和剪应变二、主应变与应变椭球

第二节变形

一、非旋转变形和旋转变形二、变形阶段三、塑性变形机制

四、破裂变形

五、递进变形

第三节有限应变测量概述

一、标志体原始形态为圆球

二、标志体原始形态为椭球7/12/20231第四章岩石变形与应变分析基础

变形是泛指岩石受力后经受了位移而使其初始位置发生改变的过程，变形结果是形成褶皱、节理、断层及劈理等各种变形构造。因此各种构造也是岩石变形后的终止位置，岩石及其内部各质点的初始位置和终止位置的连线称位移矢量，表征质点变形前后的距离和方向的改变，但不代表真正的位移途径。位移的基本方式有平动、转动、体变(或容变)与形变(或畸变)四种。前二种表现为岩石整体的刚性运动，通常不涉及到岩石内部各质点相对位置的变化;体变是岩石的大小(即体积)的变化，形变是岩石形状的变化，二者均使岩石内部各质点间相对位置发生了变化，亦即引起了岩石的应变。7/12/20232Hobbs:整体直移旋转畸变（形状、大小改变）Spencer:位置变化（纯直移）方位变化（旋转）畸变体变本课堂：平动转动体变(或容变)

形变(或畸变)7/12/202337/12/20234四种舟位移寻方式祝并不哨绝然胸对立糖，而最往往珍是彼禁此交湾叉出皆现。额如断数裂变璃动，机对两胡盘的遵局部他来说热是平怠动或阵兼有袄转动泪，但丘对岩数块整稿体而圾言则乌亦包烘含体舟变或般形变早;又槽如褶铺皱变挠动，乘岩层菌各部盖分发脖生的析变形鹅是不期同的毫，外戏弯部夹分有票平动亿与形恐变，鸟拐点东部位务有平蹦动、辈转动瓜和形低变。倍因此棕构造栏研究眯中常谁以“勤变形渔”来惑泛指救岩石扰受力拉后由叉原有他态势盼转变亮为新续的态劳势而败产生吴的各淘种构详造现稍象。7读/波8中/败2供0螺2球35以变赞形前错后物味体的宪尺寸扇相比快较，登当其腔相对薯变形慌量非谁常小遣，全浊部变程形几挡乎在磨弹性门范围钓内时关,称每小变谜形。容若相绑对变灭形量燥较大子，明鼠显超演越了显弹性境范围解，则伏称大敞变形祝。小袜变形顽相对茧变形扫量的社上限青是百绕分之阔一(郑Me摩an胸s，扛19存76色)，仇力学信中的胞理论表与公曾式都顾是建恼立在现小变抱形理弃论基眉础上递的，单而构缠造地旺质研巴究的凳变形狱大多叨属于藏大变吃形范盟畴。炮然而微小变丙形与零大变梯形并舞非绝伴然无原关，垫无限睛小变锦形的银积累漠能够融达到沾大于恭百分幸之一妈的相川对变虏形量旷，因肌此构埋造地羞质研嘉究中烟还是虹可以厕有条元件地扛运用中力学吸中的友理论全与公劈燕式。7毯/粱8串/动2岂0耐2昼36第一生节勺应弦变一、盾线应起变和颈剪应郑变岩石临变形押后内惰部质谜点间溪线段增长度闯的改唐变为基线应添变，鸡二相轨交直肃线间奶的角陷度改招变为缺剪应邮变。二者尽均以枪相对盖变形总来度乒量的斑，因涛此应晒变是计无量急纲的描。(额一运)季线绢应穿变线愿应锦变磁亦补称组垂傲直稼应纯变泰，土以e或ε表示晋，指摄岩石淘变形愤后的相废对热伸杜长(或纺缩短醋，伸慢长取翅正值企，缩皆短取宴负值羊，均扰以百仪分数皆表示河)。熊设变叼形前天后同寇一线文段的牺长度拐分别l0和l1，勇则刷:e=秘(l1－l0)忽/l0…袜…果…株…猎.久.膜(舍4该-伟1前)7晌/斧8水/艰2糟0济2投37线拘应祥变桶还砖可搬用长度谈比S、平么方艺长惑度选比λ来表叮示。朴S为剃变形槐后与迹变形量前同坏一线鬼段长部度之调比。抹亦即辉:S=l1/l0=愁1市+绘e蚀…永…铃…蜻…居.纠(绩4族-亡2塑)λ胞=（l1/l0）2=[问（l0+钳e汉）胖/l0]2=(1+甜e)2…邀…令…顶…缎.耻(鞠4竟-叉3耗)e、掏S、λ三者显均系茧度量露直线崖的相估对变失化值在的，宫知其壤一即挤可算筐出另寄二者毁。材脉料槽力灰学火实仔验强表帅明陡，呈当隶杆困件想经牢受泉单闸向胁拉林伸洒(锁或冲挤贝压育)抓时吗，杂除饥纵纪向府变云形买外仗，帝还振有减横梯向刮变躁形馅，为在厅弹矮性鼠变稍形凯范担围块内梳，姐杆液件校的缠横导向陕线早应象变民与鹿纵螺向锡线鞭应部变域之炼比仁的茅绝悉对初值绑为帽一切常备数蚊，思称葵为究泊吃松哥比摄(ν)，双其值酿与材摧料的拉性质崖有关务，但粥不超骑过0位.5冰，如补花岗匠岩为朱0.涛14烂~0温.2翠7，锤玄武榴岩0哀.2惑2~杏0.系30黎，砂域岩0梁.1倾0~细0.驾30路，页技岩0剩.2徐0~明0.掘39裹，灰万岩0回.2链0~龙0.弦31返等。茂泊松厨比所款表征茧的这利一现扇象称灶为泊接松腥效络应，它览对解炼释岩肠石的翁某些禁变形幼具有疯重要合意义岩，如宁岩石驳中的散一些忧张节求理就针是在四侧向破挤压踢力作诸用时摧由与宏其垂见直方呜向上歪的伸筛长变稻形所艳引起箱的。7决/咽8迅/蒜2宅0软2快38(煮二姓)防剪浆应申变变语形不前坑两蔑条炒相该互遗垂械直铺的演直谋线舟，声变愁形功后缺其抽夹涛角初偏累离楼直闪角隆的秆量挖ψ伐称角骗剪是应旷变(极图柏4情-仍1牲)踪蝶,臂ψ砌角版的与正疮切纠称寄为贩剪取应岸变狐γ杂，再即沉:γ=买tg此ψ……确……构(4招-4舱)在荒小降变肚形如的忍条猛件搁下扑,疾ψ但角速很胃小母，挖图脆4鄙-袭1册中廊的歉a略b叮≈列a犯′忠b槐，毙故歉剪波应纺变休亦罪可午用正ψ椅角岂的栽弧侮度炭值贼表除示骄。在仍地省质笼上塞，驳与瓣剪研切舒面枪垂晕直的霉线吧段倡(碧即冠图捎4害-谈1旷中夺之反a战b迎线段虏)时向苦右拼偏睁斜借(失即捡右掌行扶剪散切是)的隆剪金应顺变层取掏正忧值桂，文向匙左勒偏斜的某取负续值，择这同恨前一映章剪郑应抓力多值川的骄取仍向西符斗号暑正含好相反勉。ψ图笛4帆-举1孩剪孝切予变俭形aa秃′bcdd捏′7蚂/店8屿/秆2痛0漂2俘39二叮、黄主沸应立变蓬与弹应帮变姻椭突球(一压)主钻应变压、主蚕应变纳面及域主应膜变轴在饰变苏形未体劝内斑部棕任程何教一直点厨总伐可跟以桃截酒取方一房诚个躁立聚方果单喇元得体绝，窝在亭这魄个粪单赏元缘瑞体纠中眼，跟三极个管相沈互旋垂杰直吨的倦面行上湖只蛾有排线筒应才变开(捞伸凭长纸和乞缩黑短叙)因而寄无泄剪监应阔变肥，说这有个膏线覆应稻变振称主应垒变;绢三右个板相吨互手垂页直猴的炎面粉，偶称主应钥变面。刷三泰个获相国互遍垂纤直忽的昨主交应岭变装方杀向绿，垄称主应害变轴(蛛习蹲惯折上向常茅略旧去孕“坏主宋”绑字猜)篇。廉它昨们米之够间恰可未以前相肿等饶，富但薪通跨常弹是粪不映等它的奏，墨因晶此服有最大希应变岗轴(能X或遣A轴搂)，仍中间冈应变框轴(区Y或妨B轴纠)和最庭小便应扰变鲜轴木(杯Z讯或畜C煎轴往)之坑分阵。舰其晚中最辰大别应放变珍轴炭相学当慈于写最杀大璃伸喂长醉轴衣，蒜而山最京小拉应表变泰轴惰相傍当赔于毕最哪大歉缩顽短鸽轴舌。蝴中倚间绘应速变篇轴约可渴以稳伸项长授也偷可度以冒缩山短为，汪但舒其寄值先介暑于滋最捷大非应数变阵轴莲与侵最织小召应蔽变侮轴模之著间混。因当既简虎化攻成燥平器面扎变叮形瞒处疲理顿问月题知时筐，惊是搏假家设州Y宝(膜或抹B况)肝轴案不饱变肤的雀。7/陶8/妥20返231辨0(二惹)均否匀应搜变和泥非均读匀应辣变根据教变形撇后物启体内疤部各惨点的劝应变客特征掠是否液相同判而有扬均匀拿应变焰和非恒均匀呼应变胜之分锤。均匀领应变是变味形物答体内快部各掘点的奏应变努特征丝式相同宵，即叉该物斥体经赢受了仪均匀眉变形免，其挣特征冈是，匹变形蹦前的站直线私或平邻行线鼓在变马形后立仍是请直线评或平铸行线抢，其炒中任孙一小腐单元固体的甘应变装大小扶和方床向就牛可代暂表整相体的铁应变蛋特征承;反蛇之哗为隔非搭均抹匀讯变蒜形，坝其死特愚征津是倍，走变付形功前膝的妙直布线蔬或振平被行照线旺在接变刚形是后护不舞再效是捧直抗线涌或被平激行济线耳。奥常食见袄的己岩喂石光变崭形温方嫩式芳有姨:挤形压锋、父拉点伸捞、秀剪妄切打、卵弯垃曲等四装种，座前三博者属鄙均匀倡变形波，弯悦曲(搂如褶窑皱)套则属悠非均腾匀变尿形踏。7/许8/海20截231劫1在分序析褶孝皱变究形时算，可看近似耀地看掩作是陆若干要连续千的局沟部均糠匀变临形而待形成追的整登体，颂不能辅用局汁部均款匀变泪形的国微小截单元望体来偿表征铃褶皱幅整体授的应搁变特弃征，撒但可晚用各咏连续壤微小瞧单元面体的亩应变色特征亮及其猫系统客变化忠来表巡寿征整惩体构烈造变辅形特孕征(斩图4领-2京)。话此外顷，有宾些微箭观尺度帆上的拢非均歪匀变洽形在趟宏摄观般上肚则骄可煌近垮似谎地看薄作虹是秧均柏匀打变舌形涛，罩这样创，恢也宝可止以海一民个记平吩均的袭应低变方图坏形跟表括征堪总玩体的变酬形特贴征。图真4吊-润2蚀弯愚曲副变珍形整辱体彩变田形砌是杂非台均印匀袍的灶，侍但脾每猜一摆小事圆推近钳似沟于进均协匀烧变双形揉，层且度与巾相具邻番小陪圆痕的损变粉形咐呈载连安续功而惑系紫统丽的返变沃化7帐/鸣8克/葛2某0警2常31丹2(三专)恒应变校椭球岛及其复在构缓造研舒究中界的应吹用设想给物体已内有闲一均墙质的跳圆球桐，在阴其受容力作篇用后走发生扇均匀越变形搞而成已为椭刑球，叠即应床变头椭字球。真应江变柄椭出球乱通础常坦是阵一逆个蛛三鹅轴抽不魔等阀长痒的率椭锄球专，王其捆中寄三润个寨互晋相摩垂宅直销的馅对孩称征面泉的接交现线材相用当添于超椭诉球鱼的伍三熟个扔互腐相杀垂鸦直棵的军直然径植，北它陈代踩表夜主恳应蚊变锻方围向暖，吓并功规棵定λ1、λ2、农λ3三车个驻方己向仅分慌别涛对岔应骆于繁椭骄球适的声最咳大晶、悲中恼间龙、棒最陕小迟的砖直察径众方计向嗽，贱即及最芦大喊、伴中澡间启、按最鼓小厕主骗应纪变做方盖向打(营图临4吊-狸3绿)态。若取建圆球斗的半蚕径为捞1，狸那么丈椭球默在λ1、谎λ2、λ3三个但方向枪的半蜻径则爷分别疮为λ11价/钢2、λ21/银2、λ31/再2(户图耻4木-榨3嘱)晴，掩平辆行液于球主荡方掏向λ1、λ2、粘λ3的坐标弟轴除分叠别遗为海X挽、像Y堵、刷Z世，伶则在占应级变视椭相球模上镇各咐点句坐物标扇与主尘应园变挡的歉关薯系汗为荷:7声/虚8季/脊2树0迫2戚313图4笼-3岗应变投椭球丽的三哨个主说应变老方向恰(λ1、λ2、λ3与一煌对圆缩慧截面称(后堂者交痕线平左行λ2方向地)下图惩为应琴变椭筛圆S1S2AACCBTD7/业8/远20分2314在荣一炭个纺经卸受研均军匀博变混形拉的休岩贫体絮中框，歉如李果仇能顽够芦给驶出桶主得应蛋变夕的感取条向胆和坝大钞小肢，亚相留应苍地雹也车就姑给越出绞了按应歇变予椭苗球倾在声空获间伞上害的思形身态剩和屠大筹小造，该从离而初也营就冒确挤定折了震应默变灿状岸态如。美在优没雕有娃取狠得残主蚂应考变尚大供小牧资讨料洲的组情桶况积下车，槽就娘只颂能盯从元纯锅几杜何痕学凑角补度丝式运材用愿应叫变仓椭体球支形引象广地域表赚示惕各顷构冷造款之但间勿的岛几军何延关反系婆。(授1劲)λ1、λ2、λ3三个滋主应事变方嫂向相丘当于筝应变宵轴X存、Y苏、Z拼三个溜方向私。因机此，填张节微理总姻是平氧行于房诚与椭扎球体聚最长非轴垂械直的翻YZ杀面。(裙2多)献褶借皱表的私轴优面员、妄各苍类滋流戒劈希理扁、创片够理两平怠行芦于惰与腿C吧轴侄垂严直刑的亏X济Y仇面陪。7/苹8/介20蝴2315(3贫)应扒变椭溉球中唯有一医对其辩交角舒为λ1与λ3所蓝平算分尝的克、膜包卧含λ2、的现圆声截黄面格(侍图吹4靠-渣3肤)秧，剂在成中灰间条主世方这向签不搬变携的馒平亭面此变寄形必中辜，走这据一透对桥圆赚截罩面梅上踏所香有盖的现直党线透均支无利伸颠缩船，香是漫无易畸凡变扫面肝，听其贵圆投半骑径麦等辽于沾初冲始省球桐半幅径伏。骆在轰三吼轴要椭凑球雪中产，竞这测一寄对域圆角截尊面蚊上镇所悲有烤直筑线惧均搜呈白等该伸垂长讯或晚缩寺短矩，强是失均班匀谢畸已变剩面碰。菊不爹论映是少无远畸浪变羡面哗还盗是段均暑匀趣畸膀变罢面网，秩均逆只浪是焰被瓦形甘象当地凝看早作寇是秩一拒对茎共盈轭颜剪嫁切袖面歪，躺其叠交林线拐平笔行钱Y乐轴寨(特或λ2方冈向估)蚁，堆它蕉控吧制衔着练剪狼节思理嗓、诱逆虽断缝层什与在平膏移浸断绍层椅的隐发六育女。(澡4盯)振应矮变嘴椭钱球烟可寺在矮假任定匙中属间昏轴乞不低变抵的么前赏提爽下封，纤简槐化躺为毙应硬变忽椭舱圆资。牛这哲样悉，惩上红述游各酸构恼造盯面长与催应机变梯椭项圆附长解短牺轴后的阴关丸系负就醋变伪为遗各浸构幻玉造勾面动走状向餐与匆应株变澡椭勺圆央的纷长奏短锤轴旅的险关丘系偏。7葬/屿8畅/犯2横0及2马316在取订得e1、e2、e3数据夕的条败件下番，运阀用弗端林(罚Fl汪in名n)拿图解修(图恋4-敌4)着可表赤示出厌反映旅不同确变形慢条件臂的各柄种应秘变椭诵球形辛态。钥该图欠是以池主应暖变比婆a及引b作胡为纵型、横高坐标砌轴的有二维怖图解宅。其蛙中:图4付-4阅应变厦椭球议形态拣的弗至林(增Fl它in牵n)私图揉解7/层8/腿20颤2317弗箱林廉图怒解胞是锄用蒸K绘值各表排示井各虹种骄应沈变密椭搜球量形今态善的烫，泉K限＝淡(缩慧a烈-扬1乓)垄/笋(隔b似-悔1颠)洒，笛在去体桨积第不贪变五的钻情评况扇下梳，椒依向据暮K扔值交可土分沉出都五淡种冤形蒙态摸类赤型增的箱应贫变酒椭度球凳及幸相疯应帖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