第六章 岩石变形习性.ppt

小结：增大围压的效应 破裂前的差异应力增大； 破裂前的应变量增大。 韧性增大，强度增大。 小结：增高温度对变形的影响 在一定的差异应力下，应变量增大； 破裂前的应变量增大。 韧性增大，强度降低，易于变形。 几种岩石韧性与围压的关系 岩石屈服强度与围压的关系 （2）温度 温度对岩石变形强度的影响 温度对应力-应变曲线的影响 温度对花岗岩应力-应变曲线的影响 温度对石英应力-应变曲线的影响 湿 （3）流体对岩石变形行为的影响及其机制 溶解—迁移作用 水解弱化作用 通过流体压力使岩石强度发生变化 湿度对岩石抗张、抗剪强度的影响 （4）孔隙流体对岩石力学性质影响 Pc=Pe-Pp 冰川砾石的脆-韧性变形 （5）时间 时间对应变速率的影响 长时间受力时质点有充足的时间固定下来，易于产生永久变形; 快速受力时质点来不及重新排列就破裂了，表现出脆性特征。 应变速率对岩石变形的影响 蠕变与松弛－－长时间地缓慢变形会降低弹性极限 在应力不增加的情况下，应变随着时间的增长缓慢增加的现象就是蠕变，反映了岩石的流动性。 在应变恒定的情况下，所需应力可以随时间增长不断减小的现象就是松弛。 岩石中各种地质构造主要是岩石蠕变的产物。 * 第六章 岩石变形习性 第一节岩石变形习性 一、变形阶段： 弹性变形阶段： 非永久变形,虎克定律 塑性变形阶段： 永久变形,连续 断裂变形阶段： 永久变形,不连续,破裂 y y P 1 2 破裂 塑性变形区 弹 性 变 形 区 e e e 岩石变形的应力－应变曲线 （1）弹性变形 （2）塑性变形 （3）破裂变形 岩石变形的 一般化应力－应变曲线 根据材料在破裂前塑性变形的应变量可以把材料分为脆性材料（5%）、韧性材料（10%)、韧－脆性材料（5~ 7.5%）和脆－韧性材料（7.5~10%)。 y y P 1 2 破裂 塑性变形区 弹 性 变 形 区 e e e 一、岩石的变形阶段 脆性和韧性岩石的变形一般都经历弹性变形、塑性变形和破裂变形三个阶段。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。 大理岩在挤压应力作用下的变形实验结果 二、 岩石的脆性破裂 共轭剪裂角——剪裂角—为什么剪裂角小于45? （一）库仑-莫尔破裂准则 当一点应力状态的与应力莫尔圆与莫尔包络线相切时，岩石在该点处开始破裂。 岩石首先沿着与最大主应力轴呈45o和135o的截面破裂，两组破裂面应相互垂直。 对于塑性材料或高围压情况比较合适。 （三）莫尔剪切破裂准则 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。 为此引入内摩擦角 （j）的概念，岩石沿着与最大主应力轴分别呈45o－j/2和135 o－j/2夹角的两个剪面破裂。 （四）格里菲斯准则 岩石中随机分布 的大量微裂隙对岩石 的破裂强度有显著影 响，这些微裂隙可以 近似地看作扁平的椭 圆形裂隙。 麦克林托与华西 （1962）又作了修 正。 平面格里菲斯莫尔包络线 格里菲斯 莫尔包络线 修正的格里菲 斯莫尔包络线 八、岩石的破裂准则 三、岩石变形的微观机制 1．脆性变形机制－－微破裂作用、碎裂作用和碎裂流 岩石中固有的微裂隙引起应力集中，从而导致脆性破裂。 2．塑性变形机制－－晶内滑动和位错滑动、位错蠕变（边界形化作用、动态重结晶作用和核幔构造）、扩散蠕变、溶解蠕变（压溶作用）、颗粒边界滑动 岩石中矿物晶体特性和缺陷对塑性变形过程具有重要意义。 （一）晶体缺陷和位错 滑移区与未滑移区之间的界线是位错。 （二）位错滑动 晶内滑移是沿晶体一定的滑移系发生的，即沿某一滑移面的一定方向滑移。滑移系是由晶体结构决定的，滑移面通常是原子或离子的高密度面；滑移方向则是滑移面上原子或离子排列最密的方向。 平移滑动和双晶滑移 平移滑动：是沿一个不动的结晶面—滑移面发生晶体格架层的平行位移。位移是离子间的整数倍。双晶滑移：位移后双晶化与未双晶化的部分呈镜象对称。 （三）位错蠕变 这是高温下的一种变形机制，当温度T?0.3Tm(Tm为熔融温度）时，恢复作用显得重要起来，位错可以比较自由地扩展且从一个滑移面攀移到另一个滑移面。从而符号相反的两个位错可以通过攀移而互相湮灭。 （四）动态重结晶 动态重结晶：在初始变形晶粒边界或局部的高位错密度处，储存了较高的应变能，在温度足够的条件下，形成新的重结晶颗粒，使初始变形的大颗粒分解为许多无位错的细小新晶粒。如果大晶粒还没有分解完，就形成核幔构造。 （五）扩散蠕变 扩散蠕变