北科大岩石力学岩石流变理论.pptxVIP

岩石力学与工程ROCK MECHANICS AND ENGINEERING岩石流变理论RHEOLOGICAL THEORY OF ROCK 2.1流变理论－主要内容1 流变的概念2 蠕变的类型和特点3 描述流变性质的三个基本元件4 组合模型及其性质2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动与时间无关，只从变形能否恢复的角度2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动与变形速率有关，与时间有关2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称 为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现 象，称为流变现象。2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称 为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现 象，称为流变现象。流变的种类：蠕变 松弛 弹性后效2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称 为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现 象，称为流变现象。流变的种类：蠕变 松弛 弹性后效应力不变，应变随时间增加而增长2.1.1 流变的概念1939.011940.05阿尔卑斯山谷反倾岩层中蠕动 湖南五强溪板溪群轻度变质砂岩、石英岩、板岩中的蠕动，深达40～50m2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称 为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现 象，称为流变现象。流变的种类：蠕变 松弛 弹性后效应变不变，应力随时间增加而减小2.1.1 流变的概念三个概念：弹性变形 塑性变形 粘性流动流变现象：材料应力-应变关系与时间因素有关的性质，称 为流变性。材料变形过程中具有时间效应的现 象，称为流变现象。流变的种类：蠕变 松弛 弹性后效加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象2.1.2 蠕变的类型和特点（1）蠕变的两种类型a.稳定蠕变：低应力状态下发生的蠕变，图中sCb.不稳定蠕变：较高应力状态下发生的蠕变，图中sA 、sB2.1.2 蠕变的类型和特点（2）典型蠕变三个阶段第一阶段(a-b) ，减速蠕变阶段：应变速率随时间增加而减小。第二阶段(b-c)，等速蠕变阶段：应变速率保持不变。第三阶段(c-d)：加速蠕变阶段：应变速率随时间增加而增加。2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(1)弹性元件 力学模型： 材料性质：物体在荷载作用下，其变形完全符合虎克 (Hooke)定律。称其为虎克体，是理想的 线性弹性体。 本构方程：s=ke应力应变曲线（见右图）：模型符号：H虎克体的性能：a.瞬变性b.无弹性后效 c.无应力松弛d.无蠕变流动2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(2)塑性元件 材料性质：物体受应力达到屈服极限s0时便开始产生 塑性变形，即使应力不再增加，变形仍不 断增长，其变形符合库仑摩擦定律，称其 为库仑(Coulomb)体。是理想的塑性体。 力学模型： 本构方程： ε=0 ，（当 ss0时） ε→∞， （当s?s0时）2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(2)塑性元件 应力－应变曲线 模型符号：C 库仑体的性能： 当ss0时，ε=0 ，低应力时无变形 当s?s0时，ε→∞，达到塑性极限时 有蠕变2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(3)粘性元件 材料性质：物体在外力作用下，应力与应变速率成 正比，符合牛顿(Newton)流动定律。称 其为牛顿流体，是理想的粘性体。 力学模型： 本构方程： 应力－应变速率曲线（见右图） 模型符号：N2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(3)粘性元件 牛顿体的性能： a.有蠕变 即有蠕变现象应变-时间曲线2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(3)粘性元件 牛顿体的性能： b.无瞬变 c.无松弛 d.无弹性后效 2.1.3 描述流变性质的三个基本元件(4)注意点（小结） a.塑性流动与粘性流动的区别 当s?s0时，才发生塑性流动，当ss0 完全塑性体， 表现出刚体的特点。 当s0时，就可以发生粘性流动，不需要应力超过某 一定值。 b.实际岩石的流变性是复杂的，是三种基本元件的不同 组合的性质，不是单一元件的性质。 c.用粘弹性体：研究应力小于屈服应力时的流变性； 用粘弹塑性体：研究应力大于屈服应力时的流变性。2.1.4 组合模型及其性质(1)串联和并联的性质 串连即两个或多个元件首尾依次相联的模型。 并联即两个或多个元件首与首、尾与尾相联的模型。 例如串连模型： 并联模型：2.1.4 组合模型及其性质(1)串联和并联的性质 2.1.4