构造地质学03章-地质构造分析的力学基础

1、构造地质学第三章第三章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 2022-5-27构造地质学-李强2内容：内容：1. 1. 应力分析应力分析 2. 2. 变形分析变形分析 3. 3. 影响岩石力学影响岩石力学性质与岩石变性质与岩石变形的因素形的因素 要点：要点：u1.1.摩尔圆的作用和意义，摩尔圆的作用和意义，二维应力摩尔圆二维应力摩尔圆u2.2.构造应力场的表示法构造应力场的表示法 u3.3.库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则u4.4.均匀与非均匀变形均匀与非均匀变形 u5.5.共轴递进变形与非共轴共轴递进变形与非共轴递进变形递进变形 u6. 6. 温度、压力和孔隙流体温度、压力和孔隙流体压

2、力对岩石力学性质的影响压力对岩石力学性质的影响 第第3 3章章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 2022-5-27构造地质学-李强3内容：内容：1. 1. 应力分析应力分析 2. 2. 变形分析变形分析 3. 3. 影响岩石力学影响岩石力学性质与岩石变性质与岩石变形的因素形的因素 要点：要点：u1.1.摩尔圆的作用和意义，摩尔圆的作用和意义，二维应力摩尔圆二维应力摩尔圆u2.2.构造应力场的表示法构造应力场的表示法 u3.3.库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则u4.4.均匀与非均匀变形均匀与非均匀变形 u5.5.共轴递进变形与非共轴共轴递进变形与非共轴递进变形递进变形 u6. 6. 温

3、度、压力和孔隙流体温度、压力和孔隙流体压力对岩石力学性质的影响压力对岩石力学性质的影响 第第3 3章章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 ？2022-5-27构造地质学-李强5 构成地壳的各种岩层和岩体，在地壳运动所引起的地应构成地壳的各种岩层和岩体，在地壳运动所引起的地应力作用下，发生变形和变位，形成各种各样的地质构造，研力作用下，发生变形和变位，形成各种各样的地质构造，研究地质构造，除了观察、描述各种构造形态外，还必须研究究地质构造，除了观察、描述各种构造形态外，还必须研究地应力的活动规律，将这种规律与地壳的构造发生，发展联地应力的活动规律，将这种规律与地壳的构造发生，发展联系

4、起来，以指导矿产勘查、工程建筑、地震地质等研究工作。系起来，以指导矿产勘查、工程建筑、地震地质等研究工作。 地质构造的力学分析是建立在现代固体变形理论和流地质构造的力学分析是建立在现代固体变形理论和流变学理论基础上，应用弹性、塑性、强度、流变理论，对野变学理论基础上，应用弹性、塑性、强度、流变理论，对野外所见各种构造进行分析。是认识构造的重要途径。外所见各种构造进行分析。是认识构造的重要途径。2022-5-27构造地质学-李强6一、外力、内力和应力一、外力、内力和应力1 1. . 外力外力：一物体作用（施加）在另一物体上的力：一物体作用（施加）在另一物体上的力 面力：面力： 体力：重力、磁力体

5、力：重力、磁力2. 2. 内力内力：物体内部质点之间的相互作用力：物体内部质点之间的相互作用力 固有内力固有内力- -自然状态粒子力自然状态粒子力 附加内力附加内力- -派生粒子力派生粒子力2022-5-27构造地质学-李强7一、外力、内力和应力一、外力、内力和应力2022-5-27构造地质学-李强8dTdTdPMdAdNdT3. 3. 应力应力：作用在物体内任意截面单位面积上的附加内力：作用在物体内任意截面单位面积上的附加内力 表示：表示： P PA A (or (or d dP Pd dA A) ) P P附加内力附加内力, , A A截面积截面积 正应力：正应力： d dN Nd dA

6、A ( (压为正，拉为负压为正，拉为负) ) 剪应力：剪应力： d dT Td dA A ( (逆时针为正，顺时针为负逆时针为正，顺时针为负) ) 2022-5-27构造地质学-李强9二、应力状态和应力椭球二、应力状态和应力椭球1.1.弹性力学证明：任何受力物体内部总能够找到三个相弹性力学证明：任何受力物体内部总能够找到三个相互垂直的面，其上互垂直的面，其上只有正应力而无剪应力只有正应力而无剪应力2.2.主平面：主平面：S S1 1, S, S2 2, S, S3 33.3.主应力：主应力： 1 1( (最大最大),),2 2 ( (中间中间),),3 3 ( (最小最小) )4.4.应力差：

7、应力差： 1 1-3 32131232022-5-27构造地质学-李强105 5. .主应力轴：主应力轴： 1 1， 2 2， 3 3的方向线的方向线6 6. .应力椭球：以应力椭球：以 1 1， 2 2， 3 3为主轴的椭球体为主轴的椭球体直观表达物体受力状况直观表达物体受力状况7 7. .应力椭圆：应力椭球的三个主切面应力椭圆：应力椭球的三个主切面2022-5-27构造地质学-李强11PN1mA1P1 T1A0三、二维应力分析三、二维应力分析摩尔圆图解法摩尔圆图解法1.1.单轴应力状态的二维应力分析单轴应力状态的二维应力分析 2022-5-27构造地质学-李强122022-5-27构造地质

8、学-李强13讨讨 论论当当 =0=0时，时，cos2cos2 =1,=1,则则 = = 1 1，所以在与拉张或挤压，所以在与拉张或挤压方向垂直的截面上方向垂直的截面上正应力最大正应力最大；当；当 =0=0时，时，sin2sin2 =0,=0,则则 = 0= 0，所以在与拉张或挤压方向垂直的截面上，所以在与拉张或挤压方向垂直的截面上无剪应力无剪应力。当当 =45=45时，时，sin2sin2 =1,=1,则则 = 1/2= 1/2 1 1，所以在，所以在与拉张或与拉张或挤压方向呈挤压方向呈4545的截面上剪应力最大的截面上剪应力最大- -最大剪切面。最大剪切面。当当 =90=90时，时， =0,

9、=0,则则 = 0= 0 ，所以在平行于作用力的截，所以在平行于作用力的截面上既面上既无正应力，也无剪应力无正应力，也无剪应力。2022-5-27构造地质学-李强14O2=0DDc(1/2, 0)2(, )(1, 0)AEF任意相互垂直的截面上：任意相互垂直的截面上：1= + = -2022-5-27构造地质学-李强152DD212. 2. 双轴应力状态的二维应力分析双轴应力状态的二维应力分析 2022-5-27构造地质学-李强16a)静水拉伸静水拉伸b)b)一般拉伸一般拉伸f) f)单轴压缩单轴压缩g)g)一般压缩一般压缩h)h)静水压缩静水压缩c) c)单轴拉伸单轴拉伸d)d)拉伸压缩拉伸

10、压缩e)e)纯剪应力纯剪应力3. 3. 八种应力状态的二维应力摩尔圆特征八种应力状态的二维应力摩尔圆特征 2022-5-27构造地质学-李强17四、三维应力分析四、三维应力分析1. 1. 三维应力三维应力2022-5-27构造地质学-李强182. 2. 三维应力莫尔圆三维应力莫尔圆2022-5-27构造地质学-李强191. 1. 应力场：应力场：受力物体内部各点瞬时应力状态的组合受力物体内部各点瞬时应力状态的组合 均匀应力场：各点应力状态相同（可以按点应力方法处理）均匀应力场：各点应力状态相同（可以按点应力方法处理）2. 2. 构造应力场：构造应力场：地壳内一定范围内某瞬时构造应力状态的组合地

11、壳内一定范围内某瞬时构造应力状态的组合 分类：分类： 按规模分为：局部、区域、全球按规模分为：局部、区域、全球 按时间分为：现代、古代按时间分为：现代、古代 表示方法：应力迹线表示方法：应力迹线 主应力和剪应力方向轨迹图主应力和剪应力方向轨迹图- -表示方向表示方向 应力应力( (最大主应力和剪应力最大主应力和剪应力) )值等值线图值等值线图- -表示大小表示大小 五、应力场、构造应力场、应力轨迹和应力集中五、应力场、构造应力场、应力轨迹和应力集中2022-5-27构造地质学-李强202022-5-27构造地质学-李强214. 4. 应力集中问题应力集中问题 在岩石先期断裂的端点、拐点、分支点

12、、错列点和在岩石先期断裂的端点、拐点、分支点、错列点和交汇点容易出现应力集中，其结果是最先遭到破坏交汇点容易出现应力集中，其结果是最先遭到破坏2022-5-27构造地质学-李强225 5. . 地应力的概念地应力的概念 各种地质构造均是岩石变形的产物，而岩石变形是由地壳各种地质构造均是岩石变形的产物，而岩石变形是由地壳内的力的作用引起，地壳内单位面积上的力称为地应力，内的力的作用引起，地壳内单位面积上的力称为地应力，研究地质构造所涉及的应力均是指地应力。研究地质构造所涉及的应力均是指地应力。2022-5-27构造地质学-李强23内容：内容：1. 1. 应力分析应力分析 2. 2. 变形分析变形

13、分析 3. 3. 影响岩石力学影响岩石力学性质与岩石变性质与岩石变形的因素形的因素 要点：要点：u1.1.摩尔圆的作用和意义，摩尔圆的作用和意义，二维应力摩尔圆二维应力摩尔圆u2.2.构造应力场的表示法构造应力场的表示法 u3.3.库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则u4.4.均匀与非均匀变形均匀与非均匀变形 u5.5.共轴递进变形与非共轴共轴递进变形与非共轴递进变形递进变形 u6. 6. 旋转变形与非旋转变形旋转变形与非旋转变形u7. 7. 温度、压力和孔隙流体温度、压力和孔隙流体压力对岩石力学性质的影响压力对岩石力学性质的影响 第第3 3章章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 2022

14、-5-27构造地质学-李强24一、一、 变形和应变的概念变形和应变的概念1.1.变形变形：物体受力后内部质点之间相互位置发生变化。：物体受力后内部质点之间相互位置发生变化。 包括形态的改变和体积改变。包括形态的改变和体积改变。五种方式：拉伸、挤压、剪切、弯曲、扭转五种方式：拉伸、挤压、剪切、弯曲、扭转2022-5-27构造地质学-李强252.2.应变：应变：变形程度的度量。物体在某一时刻的形态与早先变形程度的度量。物体在某一时刻的形态与早先的形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就的形态（一般指初始状态或未变形的状态）之间的差别就是物体在该时刻的是物体在该时刻的应变应变。应变。应变1

15、1-3-3- -小变形；应变小变形；应变1 1-3-3- -大变形（有限变形）。大变形（有限变形）。挤压挤压拉伸拉伸剪切剪切2022-5-27构造地质学-李强263. 3. 均匀变形和非均匀变形均匀变形和非均匀变形均匀变形均匀变形- -物体内部各部分的变形性质、方向、大小均相同物体内部各部分的变形性质、方向、大小均相同 特征：变形前的平面、直线变形后仍保持平面和直线特征：变形前的平面、直线变形后仍保持平面和直线 变形前相互平行的平面和直线变形后仍平行变形前相互平行的平面和直线变形后仍平行非均匀变形非均匀变形- -物体内部各部分变形性质、方向、大小不一致物体内部各部分变形性质、方向、大小不一致

16、特征：变形前的平面、直线变形后不再是平面和直线特征：变形前的平面、直线变形后不再是平面和直线 变形前相互平行的平面和直线变形后不再平行变形前相互平行的平面和直线变形后不再平行2022-5-27构造地质学-李强27均匀变形均匀变形- -变形物体内各变形物体内各点的应变特征相同。点的应变特征相同。非均匀变形非均匀变形- -变形物体内各变形物体内各点的应变特征发生不同的点的应变特征发生不同的变化。变化。2022-5-27构造地质学-李强284 4. . 连续变形和不连续变形连续变形和不连续变形连续变形连续变形- -如果物体内从一如果物体内从一点到另一点的应变状态是点到另一点的应变状态是逐渐改变，则称

17、逐渐改变，则称连续变形连续变形不连续变形不连续变形- -如果是突然改如果是突然改变的，则应变是不连续的，变的，则应变是不连续的，称为称为不连续变形不连续变形。2022-5-27构造地质学-李强29线应变线应变- -物体某个方向上单位长度改变量物体某个方向上单位长度改变量5 5. . 线应变和剪应变线应变和剪应变设一原始长度为l0的杆件变形后长度为l，则其线应变为线应变可用百分线应变可用百分数表示。数表示。一般把一般把伸长时的线应变伸长时的线应变取正值，缩短时取正值，缩短时的线应变取负值。的线应变取负值。bb ll PP00杆件的简单拉伸变形杆件的简单拉伸变形2022-5-27构造地质学-李强3

18、0实际上，杆件在纵向被拉长的同时，还有横向变形，其横实际上，杆件在纵向被拉长的同时，还有横向变形，其横向线应变向线应变e e0 0 为为0000bbbbbe泊松比泊松比：在弹性变形内，一种材料的横向线应变与纵向线应变在弹性变形内，一种材料的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一常数，该常数就是该材料的泊松比（之比的绝对值为一常数，该常数就是该材料的泊松比（ ）eeee00或bb 0ll 0PP2022-5-27构造地质学-李强31f faabcdd剪应变剪应变- -变形前相互垂直的两条直线变形后直角的改变量（变形前相互垂直的两条直线变形后直角的改变量（f f）称为称为角剪切应变角剪切应变，或简

19、称，或简称角剪应变角剪应变，其正切值，其正切值 称为称为剪应变剪应变，即即 tgtgf f. . 4. 4. 线应变和剪应变线应变和剪应变边长为单位长度的正方形边长为单位长度的正方形相邻两边发生的剪应变相邻两边发生的剪应变2022-5-27构造地质学-李强325. 5. 主应变和应变主方向主应变和应变主方向 在均匀变形条件下，变形物体内部总是可以截取这样一在均匀变形条件下，变形物体内部总是可以截取这样一个立方体，其三个相互垂直的截面上个立方体，其三个相互垂直的截面上只有线应变而无剪应变只有线应变而无剪应变这三个线应变称这三个线应变称为主应变为主应变，这三个主平面称，这三个主平面称为主应变面为主

20、应变面。最大伸长方向最大伸长方向：最大应变主方向：最大应变主方向( ( 1 1) )或最大主应变轴或最大主应变轴( (X orAX orA） 最大压缩方向最大压缩方向：最小应变主方向：最小应变主方向( ( 3 3) )或最小主应变轴或最小主应变轴( (Z orCZ orC） 中间应变主方向中间应变主方向( ( 2 2) )或中间主应变轴或中间主应变轴( (Y orBY orB） 2022-5-27构造地质学-李强33 脆性和韧性岩石的变形一般都经历脆性和韧性岩石的变形一般都经历弹性变形弹性变形、塑性变形塑性变形和和破裂变形破裂变形三个阶段。三个阶段。 由于受到岩石自身的力学性质、边界条件物理化

21、学条件由于受到岩石自身的力学性质、边界条件物理化学条件外力的性质等因素的影响，不同岩石的这三个阶段各不相同。外力的性质等因素的影响，不同岩石的这三个阶段各不相同。岩石变形的应力岩石变形的应力- -应变曲线应变曲线2022-5-27构造地质学-李强341.1.弹性变形弹性变形弹性变形的概念弹性变形的概念: :岩石在外力作用下变形，当外力解除后，岩石在外力作用下变形，当外力解除后， 岩石又恢复到变形前的状态。岩石又恢复到变形前的状态。弹性变形的特点弹性变形的特点: : 应力和应变呈线性关系，遵循虎克定律：应力和应变呈线性关系，遵循虎克定律： =E=E 式中式中 为应力为应力, , 为应变为应变,

22、E, E为弹性模量为弹性模量2022-5-27构造地质学-李强35比例极限比例极限弹性极限弹性极限岩石变形的应力应变曲线岩石变形的应力应变曲线在岩石变形的初期阶段，在岩石变形的初期阶段，应力应变图上为一段斜率应力应变图上为一段斜率较陡的直线较陡的直线0A0A，说明应力，说明应力与应变成正比，与与应变成正比，与A A点对点对应的应力值应的应力值 x x为比例极限；为比例极限；线段线段ABAB为曲线，这时应力为曲线，这时应力与应变不成比例，与与应变不成比例，与B B点点对应的应力值对应的应力值 y y为为弹性极弹性极限。限。在在B B点前撤除应力，点前撤除应力，岩石可恢复到变形前形态。岩石可恢复到

23、变形前形态。线段线段0B0B为弹性变形阶段为弹性变形阶段2022-5-27构造地质学-李强362. 2. 塑性变形塑性变形: : 塑性变形的概念：物体受力变形，当作用力超过物体弹性塑性变形的概念：物体受力变形，当作用力超过物体弹性极限，极限， 在物体中产生永久性不可恢复的变形在物体中产生永久性不可恢复的变形 屈服极限屈服极限屈服点屈服点2022-5-27构造地质学-李强37塑性变形的特点塑性变形的特点: : 应力与应变呈非线形关系，当外力解除之后物体应力与应变呈非线形关系，当外力解除之后物体也不能恢复原状。在应力也不能恢复原状。在应力- -应变图上，从应变图上，从B B点开始点开始, ,受力受

24、力物体进入塑性变形阶段，过物体进入塑性变形阶段，过B B点后，曲线显著弯曲，当点后，曲线显著弯曲，当达到达到C C点后，曲线变成近水平状态，这意味着即使载荷点后，曲线变成近水平状态，这意味着即使载荷增加很少，甚至没有增加载荷的情况下，变形也会显增加很少，甚至没有增加载荷的情况下，变形也会显著增加，此时岩石抵抗变形的能力很弱，这种现象称著增加，此时岩石抵抗变形的能力很弱，这种现象称为屈服或塑性流变，为屈服或塑性流变，C C点为屈服点，对应该点的应力值点为屈服点，对应该点的应力值称屈服极限。过称屈服极限。过C C点后应力缓慢增加，一直到点后应力缓慢增加，一直到D D点，点，应力值增加到最大值。应力

25、值增加到最大值。 2022-5-27构造地质学-李强383. 3. 断裂变形断裂变形 断裂变形的概念：外力达到或超过受力物体的强度极限，断裂变形的概念：外力达到或超过受力物体的强度极限，物体的内聚力遭到破坏而产生破裂。物体的内聚力遭到破坏而产生破裂。 断裂变形的特点断裂变形的特点- -应力与应变呈非线性关系；应力与应变呈非线性关系； 在应力在应力- -应变图上，应变图上，DD点即为岩石的点即为岩石的强度极限点，强度极限点，对应对应该点的应力值该点的应力值 B为强度极限，为强度极限，过过DD点后，应力下降较快，岩点后，应力下降较快，岩石产生破裂，失去连续完整性。石产生破裂，失去连续完整性。 20

26、22-5-27构造地质学-李强39强度极限强度极限2022-5-27构造地质学-李强40岩石破裂方式岩石破裂方式- -张裂，剪裂张裂，剪裂 2022-5-27构造地质学-李强412q共轭剪破裂角共轭剪破裂角，q剪裂角剪裂角岩岩 石石抗压强度抗压强度抗剪强度抗剪强度抗张强度抗张强度花岗岩花岗岩150(37-379)150(37-379)20(15-30)20(15-30)5-75-7砂砂 岩岩75(11-252)75(11-252)10(5-15)10(5-15)1-31-3石灰岩石灰岩96(6-360)96(6-360)17(10-20)17(10-20)3-63-6大理岩大理岩100(31-

27、262)100(31-262)8(5-20)8(5-20)3-93-9玄武岩玄武岩250(150-350)250(150-350)15(10-20)15(10-20)页页 岩岩50(20-80)50(20-80)2(1.7-3.3)2(1.7-3.3)2022-5-27构造地质学-李强42常温常压下各类岩石的强度极限（单位常温常压下各类岩石的强度极限（单位MpaMpa）抗压强度抗压强度抗剪强度抗剪强度抗张强度抗张强度 2022-5-27构造地质学-李强43脆性材料：破坏前塑性变形脆性材料：破坏前塑性变形5 5的材料。的材料。韧性材料：破坏前塑性变形韧性材料：破坏前塑性变形1010的材料。的材料

28、。脆脆- -韧性过渡材料：以上两者之间韧性过渡材料：以上两者之间2022-5-27构造地质学-李强44适用条件：脆性岩石，适用条件：脆性岩石，围压较小围压较小 B12CEOD0拉破裂线库伦剪切破裂莫尔包络线=0+n =0+ntan：内摩擦系数：内摩擦系数：内摩擦角：内摩擦角1 1. . 库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则- -斜线型莫尔包络线理论斜线型莫尔包络线理论 岩石抵抗剪切破裂的能力不仅与作用在截面上的剪应岩石抵抗剪切破裂的能力不仅与作用在截面上的剪应力有关，还与该截面上的正应力有关。力有关，还与该截面上的正应力有关。三、岩石破裂准则及剪裂角分析三、岩石破裂准则及剪裂角分析2022-5-27构

29、造地质学-李强45 岩石沿着与最大主应力轴分别呈岩石沿着与最大主应力轴分别呈4545 /2/2和和135135 /2/2夹夹角的两个剪面破裂。角的两个剪面破裂。剪裂角：剪裂面与最大主压应力轴之间的夹角。剪裂角：剪裂面与最大主压应力轴之间的夹角。剪裂角剪裂角=45o-/22022-5-27构造地质学-李强46随着温度随着温度- -围压的增加，剪裂角逐渐接近于围压的增加，剪裂角逐渐接近于4545，但不会超过，但不会超过2 2. . 莫尔剪破裂准则：莫尔剪破裂准则： n=f(n) 适用条件适用条件- -塑性岩石，围压较大塑性岩石，围压较大 2022-5-27构造地质学-李强47 设想在变形前岩石中有

30、一设想在变形前岩石中有一个半径为个半径为1 1的单位球体，该球的单位球体，该球体变形而成的椭球体可以用来体变形而成的椭球体可以用来描述岩石的应变状态，这个椭描述岩石的应变状态，这个椭球就是球就是应变椭球体。应变椭球体。圆圆截截面面圆圆截截 面面213四、应变椭球体四、应变椭球体2022-5-27构造地质学-李强481.1.应变椭球体应变椭球体最大伸长方向最大伸长方向：最大应变主方向：最大应变主方向( ( 1 1) )或最大主应变轴或最大主应变轴( (X orAX orA） 最大压缩方向最大压缩方向：最小应变主方向：最小应变主方向( ( 3 3) )或最小主应变轴或最小主应变轴( (Z orCZ

31、 orC） 中间应变主方向中间应变主方向( ( 2 2) )或中间主应变轴或中间主应变轴( (Y orBY orB） 2022-5-27构造地质学-李强492. 2. 旋转应变和非旋转应变旋转应变和非旋转应变 根据应变主轴方向的物质线在变形前后平行与否，可把根据应变主轴方向的物质线在变形前后平行与否，可把应变分为旋转应变与非旋转应变。应变分为旋转应变与非旋转应变。 非旋转变形非旋转变形又称无旋转变形，又称无旋转变形， 1 1和和 3 3质点线方向在变形质点线方向在变形前后保持不变。如果体积不变而且前后保持不变。如果体积不变而且 2 2=0=0，则称为纯剪应变。，则称为纯剪应变。旋转应变旋转应变

32、的的 1 1和和 3 3质点线方向将会改质点线方向将会改变。变。最典型的情况最典型的情况是单剪应变，是由是单剪应变，是由物质中质点沿着彼物质中质点沿着彼此平行的方向相对此平行的方向相对滑动而成。滑动而成。ACDBOdabccAbOO56 2033 4040刚 体 旋 转 22 40简单剪切（单剪）纯剪12122022-5-27构造地质学-李强50纯剪切纯剪切的力学条件是：的力学条件是： 1 1=-=- 2 2，张应力与压应力大小相等，符号，张应力与压应力大小相等，符号相反，在与主应力呈相反，在与主应力呈4545夹角的斜截面上仅作用有剪切应力，无夹角的斜截面上仅作用有剪切应力，无正应力。正应力。

33、单剪单剪指的是所有各点顺另一坐标轴变位而发生的剪切指的是所有各点顺另一坐标轴变位而发生的剪切2. 2. 旋转变形（单剪）和非旋转（纯剪）变形旋转变形（单剪）和非旋转（纯剪）变形 如果从与边界上剪切力方向相平行的截面上仅作用有剪应力如果从与边界上剪切力方向相平行的截面上仅作用有剪应力的意义上来说，纯剪切与简单剪切并无实质上的区别。的意义上来说，纯剪切与简单剪切并无实质上的区别。2022-5-27构造地质学-李强51单剪（旋转）变形单剪（旋转）变形纯剪（非旋转）变形纯剪（非旋转）变形Y方向的应变为零2. 2. 旋转变形（单剪）和非旋转（纯剪）变形旋转变形（单剪）和非旋转（纯剪）变形 2022-5-

34、27构造地质学-李强52五、递进变形五、递进变形1.1.概念：应变状态发生连续变化的变形过程概念：应变状态发生连续变化的变形过程2.2.全量应变和增量应变全量应变和增量应变 2022-5-27构造地质学-李强53六、变形岩石的应变测量六、变形岩石的应变测量原理：根据标志物求有限应变椭球体原理：根据标志物求有限应变椭球体标志物类型：原始为圆球或椭球的标志物（如鲕粒、砾石）标志物类型：原始为圆球或椭球的标志物（如鲕粒、砾石）砾石、砂粒、气孔、鲕粒、砾石、砂粒、气孔、鲕粒、放射虫、还原斑等放射虫、还原斑等原始形状规则的标志物：原始形状规则的标志物：变形化石和变形晶体等变形化石和变形晶体等与变形有关的

35、小型构造标志物：与变形有关的小型构造标志物：压力影、生长矿物纤维、石香肠压力影、生长矿物纤维、石香肠构造、线理、面理、节理等构造、线理、面理、节理等已知原始形状的已知原始形状的其它标志物其它标志物原始为圆球或原始为圆球或椭球的标志体椭球的标志体应变标志体应变标志体2022-5-27构造地质学-李强54方法：参考方法：参考RamsayRamsay 现代构造地质学方法现代构造地质学方法 郑亚东郑亚东岩石有限应变测量和显微构造岩石有限应变测量和显微构造2022-5-27构造地质学-李强55内容：内容：1. 1. 应力分析应力分析 2. 2. 变形分析变形分析 3. 3. 影响岩石力学影响岩石力学性质

36、与岩石变性质与岩石变形的因素形的因素 要点：要点：u1.1.摩尔圆的作用和意义，摩尔圆的作用和意义，二维应力摩尔圆二维应力摩尔圆u2.2.构造应力场的表示法构造应力场的表示法 u3.3.库仑剪破裂准则库仑剪破裂准则u4.4.均匀与非均匀变形均匀与非均匀变形 u5.5.共轴递进变形与非共轴共轴递进变形与非共轴递进变形递进变形 u6. 6. 旋转变形与非旋转变形旋转变形与非旋转变形u7. 7. 温度、压力和孔隙流体温度、压力和孔隙流体压力对岩石力学性质的影响压力对岩石力学性质的影响 第第3 3章章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 2022-5-27构造地质学-李强56一、主要因素一、

37、主要因素u内因：岩石成份、结构、构造。内因：岩石成份、结构、构造。u外因：围压、温度、溶液、孔隙压力、时间、外因：围压、温度、溶液、孔隙压力、时间、应力状态。应力状态。 2022-5-27构造地质学-李强57磁黄铁矿闪锌矿二、外因二、外因1.1.围压（静岩压力）围压（静岩压力）作用：增加岩石的韧性，提高岩石的强度极限和弹性极限。作用：增加岩石的韧性，提高岩石的强度极限和弹性极限。原因：高围压使岩石的质点彼此接近，增强了内聚力。原因：高围压使岩石的质点彼此接近，增强了内聚力。 2022-5-27构造地质学-李强58围压围压1 100MPa00MPa和不同温度作用下磁黄铁矿和不同温度作用下磁黄铁矿

38、( (a) a)和闪锌矿和闪锌矿( (b)b)的应力的应力- -应变曲线应变曲线2. 2. 温度温度作用：强度降低，弹性减弱，韧性增强。作用：强度降低，弹性减弱，韧性增强。原因：增高温度，使岩石质点的热运动增强，减弱了原因：增高温度，使岩石质点的热运动增强，减弱了质点之间的联系能力。质点之间的联系能力。 2022-5-27构造地质学-李强593. 3. 溶液溶液作用：弹性极限和强度下降，韧性增强。作用：弹性极限和强度下降，韧性增强。原因：原因：(1) (1) 溶液分子进入晶格，使矿物分子之间的凝溶液分子进入晶格，使矿物分子之间的凝聚力下降聚力下降 “ “水致弱化水致弱化”现象；现象；(2) (2) 溶液有利于重结溶液有利于重结晶作用的发生，容易发生塑性变形晶作用的发生，容易发生塑性变形溶液和温度对大理岩变形影溶液和温度对大理岩变形影响的应力响的应力- -应变曲线图应变曲线图 ( (围压围压为为141400MPa)00MPa)2022-5-27构造地质学-李强604. 4. 孔隙流体压力孔隙流体压力作用：使得岩石容易发生破裂，强度下降。作用：使得岩石容易发生破裂，强度下降。原因：使有效正应力下降：原