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4．岩石变形的力学分析 构造地质学 1 4.1 应力分析 4.1.1 外力、内力和应力 力是物体间的相互作用，这种作用使这些物体发生机械 运动状态的改变，说明一个力，具有三个要素：方向、大 小、作用点。 对于一个物体来讲，力又可分为外力和内力，外力又有 面力和体力之分。例如太阳和地球之间的引力属于体力。 内力是同一物体内部各部分之间的相互作用力，内力又 可分为固有内力—自然状态粒子结合力，以及附加内力—反 映外力作用效果，我们所讨论的主要是与物体发生变形和 破坏有关的附加内力，所以，后面所说的内力都是附加内 力。 内力通常用应力来表示他 构造地质学 2 4.1.2 应力状态与应力椭球体 受力物体内任意点的应力分布 可截取包含该点的小单元体—正六 面体来考察。当物体受力而处于平 衡状态时，通过该物体内部任意点 总是可以截取这样一个微小单元体， 使其六个面上都只有正应力 (σ)的 作用 ，而无剪应力 (τ)的作用。这 六个面上的正应力称为主应力。其 可以是拉伸，也可以是压缩。 当六个面上三对主应力值都相 等时，物体只会发生体积改变，而 形状不变；当三对主应力大小不等 时，物体就会发生形状的变化，此 时，三对主应力分别称为最大主应 力，最小主应力和中间主应力，最 大和最小主应力的差值越大，物体 形态变化越大。 构造地质学 3 空间应力状态 我们可以根据三个主应力的矢 量为半径作出一个椭球体，这个椭 球体称为应力椭球体。应力椭球体 的三个主轴称为主应力轴；应力椭 球体的形态决定于三个主应力的相 对大小。 物体中一点的空间应力状态可以 根据其应力椭球体的形态分为三种： 1、三轴应力状态 2、双轴应力状态 3、单轴应力状态 4、纯剪应力状态 5、静水压力 构造地质学 4 4.1.3 二维应力分析 我们在中学时就学过，一维是直线， 二维是平面，三维是空间，本部分 我们重点介绍平面上应力分布状态。 1、单轴应力状态的二维应力分析 2、双轴应力状态分析 3、明斯关于物体内一点的二维应力 状态的概括 （1）、静水拉伸 （2）、一般拉伸 （3）、单轴拉伸 （4）、拉伸压缩 （5）、纯剪应力 （6）、单轴压缩 （7）、一般压缩 （8）、静水压缩 构造地质学 5 4.1.4 应力场、构造应力场、应力轨迹和 应力集中 任何一物体或岩体中的每一点都存在着一个与该点对应的瞬 时应力状态，一系列瞬时的点应力状态组成的空间称为应力场。 应力场中各点应力状态都相同则称为均匀应力场。 如果应力场中各点应力状态并不相同，从一点到另一点其应力 状态存在着变化，则称为非均匀应力场。 构造应力场：是指地壳内某一瞬时，一定范围内的应力状态。 构造应力场中的应力分布和变化是连续而有规律的，研究构造应 力场的目的在于揭示一定范围内应力分布的规律；构造应力场的 性质；地壳运动的方式和方向；及其对区域构造发育的制约关系 和推断可能在何处出现的某种构造等。例如，对一个区域构造应 力场了解后，就可根据其发展规律而预测和推断矿产、油气田的 分布状况，以及钻探孔位布置，地震剖面的选择。 构造地质学