第二章地质构造分析的力学基础.ppt

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1、第二章第二章 地质构造分析的力学基础地质构造分析的力学基础 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院概概 述述第一节第一节应力及应力分析应力及应力分析 第二节第二节变形与应变变形与应变 第三节第三节岩石力学性质及其影响因素岩石力学性质及其影响因素 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 地壳中的各种地质构造都是岩石在力的作用下形成的。要研究各种地质构造的几何形态、组合特征和力学成因，首先必须了解有关岩石受力变形的基本理论和影响岩石变形的各种因素，进而分析岩石变形的特征和规律。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院第一节 应力及应力分析一、力和应力 力是物体间的相互作用。（一）外力和内力 力

2、可分为外力和内力。1外力 外部施加于研究对象的力。按外力作用的方式，外力又分为：面力 通过接触面作用于物体的力 体力 物体内每一个质点都受到的力,它不通过接触,而是相隔一定的距离相互作用,如太空星球之间的吸引力,物体的重力等。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 2内力 物体内部各部分之间相互作用的力。内力又分为：固有内力 一物体未受外力作用时,其内部质点之间存在的相互作用力,这种相互作用力使各质点处于相对平衡状态,从而使物体保持一定的形状,这种力称为物体的固有内力.附加内力 物体受到外力作用时,其内部各质点的相对位置发生了变化,它们之间的相互作用力也发生了变化,这种物体内部内力的改变量称

3、为附加内力 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 下面所涉及的内力指的都是附加内力。内力随外力的改变而改变，但是这种改变有一定的限度。当外力增加到一定程度时，物体遭到破坏而失去平衡。地质构造就是岩层或岩体受力后发生变形与破裂的结果。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院一物体受外力P 的作用,物体内部产生与外力作用相抗衡的附加内力F,将物体沿截面A切开,取其中一部分,此时,截面A 上的附加内力F与外力P 大小相等,方向相反应力 可定义为受力物体内任意一截面单位面积上的附加内力。（二）应力（单位：Pa）构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 在自然界中，截面A上的应力分布往往是不均匀的。

4、这时可以在截面上的任一点M附近取微面积A，A上的内力为F，当A面积趋近零时，其上的应力分布可以看作是均匀分布，则M点的应力为：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 如果作用力方向与截面斜交时，假设作用于截面如果作用力方向与截面斜交时，假设作用于截面dAdA上的上的内力为内力为dFdF，根据平行四边形法则，可将内力，根据平行四边形法则，可将内力dFdF分解为垂分解为垂直截面直截面dAdA的分力的分力dNdN和平行于截面和平行于截面dAdA的分力的分力dTdT。内力和应力的分解（a）内力的分解；（b）合应力的分解 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 正应力可以为压应力，用正值表示；它也可

5、以为张应力，用负值表示。剪应力则可以使物体发生剪切滑动。习惯上规定，使物体有顺时针转动趋势的剪应力为负值（0）。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 二、一点的应力状态 物体受力后其内部任一点各个截面上的应力分布情况，称为该点的应力状态。为了研究受力物体内部的应力分布情况，常从点的应力状态研究着手。分析一点的应力状态，可以设想该点为一个无限小的单元体单元体。当求出了一个单元体上各个面的应力时，该点的应力状态也就确定了。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 最大主应力1与最小主应力3之差称为应力差 每对主应力作用的方向线称主应力轴。主应力的作用面

6、称主应力面或主平面。应力差越大，则引起 物体的变形越显着。但当六个面上的三对 主应力值相等时，则 物体只会发生体积的 变化而无形状的改变。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院一点的应力状态分为三类：单轴应力状态：双轴应力状态：三轴应力状态：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院三种应力状态 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院三、单轴应力状态分析 假设变形物体受到单向应力1的作用。如图1为主应力，AO为主平面，AB为任意斜截面，角是主平面与任意斜截面的夹角。也就是截面法线与主应力1的锐夹角，通常规定以主应力轴到截面外法线顺时针方向量取的 角为负，逆时针方向量取的 角为正。单轴应力状态

7、分析 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 下面主要讨论在单轴应力状态下，变形物体中任意斜截下面主要讨论在单轴应力状态下，变形物体中任意斜截面上的面上的正应力、剪应力与主应力正应力、剪应力与主应力1 1之间的关系。之间的关系。令截面令截面ABAB的面积为的面积为dAdA，则主平面即截面，则主平面即截面AOAO的面积为的面积为dAdAcoscos 。这样，作用在截面。这样，作用在截面AO AO 上的内力上的内力F=1F=1dAdAcos ,cos ,按照力平衡关系，截面按照力平衡关系，截面ABAB上同样作上同样作用有大小等于用有大小等于F F，而方向与，而方向与F F相反的内力。此力分解为垂

8、相反的内力。此力分解为垂直截面直截面ABAB的力为的力为1 1dAdAcoscos 即等于即等于dAdA和平行于和平行于截面截面ABAB的力是的力是1 1dAdAcos cos sin sin 即等于即等于 dAdA。这时作用于截面这时作用于截面ABAB上的正应力上的正应力和剪应力和剪应力 分别为：分别为：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 =1dAcos2 /dA=1cos2 =1dAcos sin /dA=1cos sin 根据公式 和sin2 =2cos sin 得：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院将上两公式两边平方后相加得：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 为一圆

9、的方程，它表示以 为纵坐标，为横坐标的直角坐标系，圆心坐标为 ，半径为 的圆。该圆称为莫尔应力圆，简称莫尔圆。图2-5b表示单轴应力状态的二维应力莫尔圆。单轴应力状态的二维应力莫尔圆 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院现规定现规定轴自轴自O O点向右为正值，代表压应力；向左为负点向右为正值，代表压应力；向左为负值，代表张应力。值，代表张应力。轴代表剪应力，自轴代表剪应力，自O O点向上为正值，向下为负值。点向上为正值，向下为负值。圆周上各点与圆周上各点与轴构成的圆心角为任意斜截面与主平面轴构成的圆心角为任意斜截面与主平面的夹角的二倍。的夹角的二倍。当当逆时针方向从逆时针方向从0 0转到转

10、到9090时，这些截面上的应力时，这些截面上的应力是对应于上半圆从是对应于上半圆从A A点转到点转到0 0点的各点坐标值；当点的各点坐标值；当再从再从9090转到转到180180时，各截面上的应力是对应于下半圆上时，各截面上的应力是对应于下半圆上从从O O点转到点转到A A点的各点坐标值。点的各点坐标值。圆周上任意圆周上任意一点的坐标一点的坐标值代表其相值代表其相应截面上的应截面上的正应力值和正应力值和剪应力值。剪应力值。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院单轴应力状态下任意斜截面上的正应力、剪应力和主应力的关系：单轴应力状态下任意斜截面上的正应力、剪应力和主应力的关系：（1 1）当）当=

11、0=0 时，截面上的应力分量即为莫尔圆上时，截面上的应力分量即为莫尔圆上A A点的坐标值，此点的坐标值，此时，时，=1 1为最大值，为最大值，=0=0，说明该截面为主平面；，说明该截面为主平面；（2 2）当）当=45=45 时，时，此时，剪应力为最大值，该截面为最大剪，此时，剪应力为最大值，该截面为最大剪应力作用面；应力作用面；（3 3）当）当=90=90 时，截面上的应力分量即为原点时，截面上的应力分量即为原点O O的坐标值（的坐标值（=0=0，=0=0），说明平行于作用力方向的截面上既无正应力，又无剪应力），说明平行于作用力方向的截面上既无正应力，又无剪应力（4 4）在两个互相垂直的截面上

12、，正应力之和等于主应力值（）在两个互相垂直的截面上，正应力之和等于主应力值（）；剪应力大小相等，符号相反（）；剪应力大小相等，符号相反（），图），图2-5b2-5b中的中的D D和和DD点的坐标值分别代表两个互相垂直的截面（点的坐标值分别代表两个互相垂直的截面（nnnn和和mmmm）上的正应力）上的正应力和剪应力。任意两个相互垂直的截面上，剪应力值大小相等，符和剪应力。任意两个相互垂直的截面上，剪应力值大小相等，符号相反，称为号相反，称为剪应力互等定理。剪应力总剪应力互等定理。剪应力总是成对出现的，它有助于解是成对出现的，它有助于解释岩石中的共轭释岩石中的共轭“X X”型节型节理的成因。理的成

13、因。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 四、应力网络与变形图像 应力迹线，就是应力方向变化的轨迹线，可以是直线，也可以是曲线。由几簇相互关联的应力迹线构成的网络，叫应力网络。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 单向拉伸、挤压和剪切的应力网络(a)单向拉伸;(b)单向挤压;(c)剪切 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 五、地应力及构造应力场 1.地应力 地应力是指在自然状态下组成地壳的岩层、岩体内部分布的应力。在地质历史时期中曾经存在于地层岩石内的地应力，称为古地应力。现代地应力则可以用仪器直

14、接测定，如在地震地质、矿山开采、工程地质等方面经常采用仪器直接测定。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 2.构造应力场 地壳中受力岩层或岩体中，由某一瞬时应力状态组成的有规律地分布和变化空间，称为构造应力场。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 第二节 变形与应变 一、变形 1.变形的概念 当物体受到外力作用时，组成物体各个质点间的相对位置就会发生变化，这种变化称为变形。当物体受到外力作用后，表现为物体形状的变化时，称为形变。当物体受到外力作用后，表现为物体体积的变化时，称为体变。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 2.岩石变形的基本方式（1）拉伸变形：（2）压缩变形：（3）剪

15、切变形：（4）弯曲变形：（5）扭转变形 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 可归纳为两大类：均匀变形和非均匀变形均匀变形指变形物体内各部分变形性质、方向和大小都相同的变形。非均匀变形指变形物体内各部分变形性质、方向和大小均不相同的变形。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 二、应变 是变形量大小的量度，用来度量变形物体的体积或形状的改变量。1.线应变 物体变形前后的相对伸长或缩短称为线应变。纵向线应变为：横向线变形为：单向拉伸变形 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 在弹性变形范围内，一种材料的横向线应变与纵向线应变之比的绝对值为一个常数，这个常数（）称为泊松比，即：构造地质学

16、 第二章 重庆工程职业技术学院2.剪切应变 物体在剪切力的作用下发生变形，变形后的任一截面相对其原来的位置发生了一定角度的旋转，这种应变称为剪切应变（也叫角应变）。剪切变形 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院3.体应变 是体积变化量（V-V0）与原体积V0之比，也称膨胀度，即：构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 三、岩石的变形阶段 随着外力的增加，岩石的变形要经历弹性变形、塑性变形和断裂变形三个阶段。这三个变形阶段既是相互联系的，又是相互过渡、依次发生的。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院1.1.1.1.弹性变形弹性变形弹性变形弹性变形:(1)(1)(1)(1)弹性变形的概念

17、弹性变形的概念弹性变形的概念弹性变形的概念:岩石在外岩石在外岩石在外岩石在外力作用下变形力作用下变形力作用下变形力作用下变形,当外力解除后当外力解除后当外力解除后当外力解除后,岩石又恢复到变形前的状态岩石又恢复到变形前的状态岩石又恢复到变形前的状态岩石又恢复到变形前的状态,这这这这种变形行为叫弹性变形种变形行为叫弹性变形种变形行为叫弹性变形种变形行为叫弹性变形.(2)(2)(2)(2)弹性变形的特点弹性变形的特点弹性变形的特点弹性变形的特点:应力和应应力和应应力和应应力和应变呈线性关系变呈线性关系变呈线性关系变呈线性关系,符合虎克定律符合虎克定律符合虎克定律符合虎克定律:=E=E=E=E 式中

18、式中式中式中 为应力为应力为应力为应力,为应变为应变为应变为应变,E,E,E,E为为为为弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量 线段线段0B0B弹性变形阶段弹性变形阶段。在岩石变。在岩石变形的初期阶段形的初期阶段,应力应变图上为应力应变图上为一段斜率较陡的直线一段斜率较陡的直线0A,0A,说明应说明应力与应变成正比力与应变成正比,与与A A点对应的点对应的应力值应力值p p p p为为比例极限比例极限;线段线段ABAB为曲线为曲线,这时应力与应变这时应力与应变不成比例不成比例,与与B B点对应的应力值点对应的应力值ee为为弹性极限弹性极限.在在B B点前撤除应点前撤除应力力,岩石可恢复到变形前的形态

19、岩石可恢复到变形前的形态.岩石在受到较小而且作用时间岩石在受到较小而且作用时间较短的力作用时，就会表现出较短的力作用时，就会表现出弹性的变形性质。虽然弹性变弹性的变形性质。虽然弹性变形很难甚至不可能在地质体中形很难甚至不可能在地质体中保留下来，对研究地质构造并保留下来，对研究地质构造并无直接意义，但对地震地质、无直接意义，但对地震地质、工程地质等却有一定的意义工程地质等却有一定的意义。2.2.2.2.塑性变形塑性变形塑性变形塑性变形:(1)(1)(1)(1)塑性变形的概念塑性变形的概念塑性变形的概念塑性变形的概念:物体受力变形物体受力变形物体受力变形物体受力变形,当作用力超过物体的弹性极当作用

20、力超过物体的弹性极当作用力超过物体的弹性极当作用力超过物体的弹性极限限限限,在物体中产生永久性不可恢复的变形叫塑性变形。在物体中产生永久性不可恢复的变形叫塑性变形。在物体中产生永久性不可恢复的变形叫塑性变形。在物体中产生永久性不可恢复的变形叫塑性变形。(2)(2)(2)(2)塑性变形的特点塑性变形的特点塑性变形的特点塑性变形的特点:BD BD BD BD 曲线为塑性变形阶段曲线为塑性变形阶段曲线为塑性变形阶段曲线为塑性变形阶段。应力与应变呈非。应力与应变呈非。应力与应变呈非。应力与应变呈非线形关系线形关系线形关系线形关系,当外力解除之后物体也不能恢复原状。在应力应变图当外力解除之后物体也不能恢

21、复原状。在应力应变图当外力解除之后物体也不能恢复原状。在应力应变图当外力解除之后物体也不能恢复原状。在应力应变图上上上上,从从从从B B B B点开始点开始点开始点开始,受力物体进入塑性变形阶段受力物体进入塑性变形阶段受力物体进入塑性变形阶段受力物体进入塑性变形阶段,过过过过B B B B点后点后点后点后,曲线显著曲线显著曲线显著曲线显著弯曲弯曲弯曲弯曲,当达到当达到当达到当达到C C C C点后点后点后点后,曲线变成近水平状态曲线变成近水平状态曲线变成近水平状态曲线变成近水平状态,这意味着即使载荷增这意味着即使载荷增这意味着即使载荷增这意味着即使载荷增加很少加很少加很少加很少,甚至没有增加载

22、荷的情况下甚至没有增加载荷的情况下甚至没有增加载荷的情况下甚至没有增加载荷的情况下,变形也会显著增加变形也会显著增加变形也会显著增加变形也会显著增加,此时岩此时岩此时岩此时岩 石抵抗变形的能力很弱石抵抗变形的能力很弱石抵抗变形的能力很弱石抵抗变形的能力很弱,这种现象称这种现象称这种现象称这种现象称为屈服或塑性流变为屈服或塑性流变为屈服或塑性流变为屈服或塑性流变,C,C,C,C点为点为点为点为屈服点屈服点屈服点屈服点,对应该点的应力值对应该点的应力值对应该点的应力值对应该点的应力值g g g g称屈服极限称屈服极限称屈服极限称屈服极限。过过过过C C C C点后应力缓慢增加点后应力缓慢增加点后应

23、力缓慢增加点后应力缓慢增加,一直到一直到一直到一直到D D D D点点点点,应力值增加到最大值。应力值增加到最大值。应力值增加到最大值。应力值增加到最大值。岩石经塑性变形后，岩石内部的结合岩石经塑性变形后，岩石内部的结合岩石经塑性变形后，岩石内部的结合岩石经塑性变形后，岩石内部的结合力基本未遭破坏，仍保持其连续完整力基本未遭破坏，仍保持其连续完整力基本未遭破坏，仍保持其连续完整力基本未遭破坏，仍保持其连续完整性。褶皱构造就是自然界中最典型的性。褶皱构造就是自然界中最典型的性。褶皱构造就是自然界中最典型的性。褶皱构造就是自然界中最典型的塑性变形。塑性变形。塑性变形。塑性变形。3.3.3.3.断裂

24、变形断裂变形断裂变形断裂变形:(1)(1)(1)(1)断裂变形的概念断裂变形的概念断裂变形的概念断裂变形的概念:外力达到外力达到外力达到外力达到或超过受力物体的强度极限或超过受力物体的强度极限或超过受力物体的强度极限或超过受力物体的强度极限,物物物物体的内聚力遭到破坏而产生破裂体的内聚力遭到破坏而产生破裂体的内聚力遭到破坏而产生破裂体的内聚力遭到破坏而产生破裂,叫做断裂变形叫做断裂变形叫做断裂变形叫做断裂变形.(2)(2)(2)(2)断裂变形的特点断裂变形的特点断裂变形的特点断裂变形的特点:应力与应应力与应应力与应应力与应变呈非线性关系变呈非线性关系变呈非线性关系变呈非线性关系,受力物体失去受

25、力物体失去受力物体失去受力物体失去连续性。连续性。连续性。连续性。在应力应变图上在应力应变图上在应力应变图上在应力应变图上,D,D,D,D点即为岩石的点即为岩石的点即为岩石的点即为岩石的强度极限点强度极限点强度极限点强度极限点,对应对应对应对应该点的应力值该点的应力值该点的应力值该点的应力值b b b b为强度极限为强度极限为强度极限为强度极限,过过过过D D D D点后点后点后点后,应力下降较快应力下降较快应力下降较快应力下降较快,岩石产岩石产岩石产岩石产生破裂生破裂生破裂生破裂,失去连续完整性。失去连续完整性。失去连续完整性。失去连续完整性。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 岩石的

26、断裂变形有两种方式，即张裂和剪裂：（1）张裂：岩石所受的张应力达到或超过岩石的抗张强度。（2）剪裂：当岩石在一对剪应力的作用下所产生的断裂变形。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院张裂和剪裂的形成、分布与应力-变形的关系 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 岩石的破裂方式，不仅与应力的性质有关，而且也受岩石本身力学性质及所处环境的影响。当应力达到或超过岩石的强度极限时，呈塑性状态的岩石在破裂前首先出现细颈化现象，即压力超过强度极限后，变形便迅速增加，应力迅速下降，进而在细颈处破裂。而脆性岩石则不存在细颈化现象。另外，同种岩石在常温常压下的强度极限，随作用力的性质不同差别也很大。表2-

27、1是部分常见岩石的强度极限参数。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院岩石中的细颈化和透镜体化现象 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 对于同一种岩石而言，三个强度之间的关系是：抗压强度抗剪强度抗张强度；抗压强度大约是抗剪强度的10倍，是抗张强度的30倍左右。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 四、应变椭球体（一）应变椭球体的概念 应变椭球体的概念是贝克尔在1893年从弹性力学的应力椭球体概念中引导出来的。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院在连续均匀介质中，假设其内部存在一单元圆球体，当其受三向不等应力(即:123)的作用时，单元圆

28、球体就将变成一个椭球体。也就是说，在平行各个应力（1、2和3）的方向上产生了不等的应变量（1、2和3），这三个方向不等的应变量就构成了一个椭球体。这个椭球体就称为应变椭球体.构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 应变椭球体 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院应变椭球体有三个互成直角的对称面，这些平面相交线为椭球体的三个应变轴。我们规定最大伸长方向为最长应变轴1（或A轴）；最大缩短方向为最短应变轴3（或C轴）；应变的大小介于二者之间的为中间应变轴2（或B轴）。应变椭圆应变椭圆 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院两个应变主轴所构成的平面叫应变主平面。它与椭球体相交得到应变椭圆，代表

29、二维空间状态，可经常用来对变形进行平面分析。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院在三轴不等的椭球中有两个通过椭球中心的圆切面，其相交线即为中间应变轴。两个圆切面的夹角分别被最长和最短应变轴平分。这两个圆切面称为无伸缩面或等伸缩面。在这两个圆切面上剪应力最大。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院在弹性变形范围内，应力椭球体和应变椭球体的轴是对应平行的，即3平行1，2平行2，1平行3。331122 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 （二）旋转应变和非旋转应变1.非旋转应变 岩石在受到压缩或拉伸而发生均匀变形后，如果其应变主轴的方位保持不变，只有其长度发生改变的，这种应变称为非旋转应

30、变，也叫纯剪切应变。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院非旋转应变和旋转应变(a)非旋转应变；(b)旋转应变 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院2.旋转应变 当岩石受到一对相互平行、方向相反的力偶作用时，岩石发生变形过程中的应变轴不仅长度发生了改变，而且方位也发生了改变，这种应变称为旋转应变或简单剪切应变。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 （三）应变椭球体的应用 通常遵循下列一般原则：1.应变椭球体的长轴1（A轴），一般表示岩石变形的相对最大伸长的方向和塑性流动方向。2.应变椭球体的短轴3（C轴），表明岩石的相对最大缩短方向。3.两组共轭剪裂面的交线为B轴，一般情况下共轭剪裂

31、面的锐角平分线与C轴一致。两个共轭剪裂面为最大剪应力分布面，如共轭剪节理等。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 自然界中的各种地质构造是复杂的，在使用应变椭球体分析地质构造时，必须搞清不同地质构造的形成时间和成生关系，要以准确完整的资料为基础。具体问题具体分析，不要盲目定向，生搬硬套。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院运用应变椭球体分析节理构造 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院运用应变椭球体分析背斜内部小构造 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院第三节 岩石力学性质其影响因素 一、岩石的力学性质 岩石的力学性质主要是指岩石的弹性、塑性、脆性、柔性、蠕变和松弛等性质。构造

32、地质学 第二章 重庆工程职业技术学院1.岩石的弹性和塑性 岩石受外力作用而发生变形，当外力取消后，立即恢复原状的性质，称为弹性。如果岩石所受外力解除后，其变形已不能完全消失而出现剩余变形，这种性质称为塑性。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院柴北缘大头羊沟东上石炭统岩石褶皱 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院2.岩石的脆性和柔性 岩石受力后变形，在破坏前几乎没有或只有很短的塑性变形阶段，这种性质，称为脆性。如果岩石在破裂前有较长的塑性变形阶段，这种性质，称为韧性或柔性。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院3.岩石的蠕变和松弛 岩石受力后变形，在应力保持不增加的情况下，随着时间的增

33、长，变形也会继续缓慢增加的现象叫蠕变。当岩石应变保持不变时，随着时间的增长，应力逐渐减小的现象叫松弛。统称为岩石的流变特性。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院蠕变曲线 松弛曲线 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 二、影响岩石力学性质的因素（一）岩石的内在因素1.岩石的矿物成分 岩石是由各种矿物组成的，由于组成岩石的矿物不同，其力学性质差别很大。2.岩石的结构 是指岩石内部颗粒的形状和大小、排列方式及胶结的紧密程度。一般来讲，颗粒圆滑、胶结不紧的岩石强度较低；而颗粒细、胶结紧的岩石则强度大。3.岩石的构造 岩石的构造差异直接影响到岩石对受力后变形的不同反应。构造地质学 第二章 重庆

34、工程职业技术学院 （二）外界因素 1.围压 处在地下深处的岩石，会受到周围岩体对其施加的压力，这种性质的压力称为围压，又叫静岩压力。围压对大理岩的应力应变曲线 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院2.温度 温度的增加，会使岩石的弹性降低，塑性加强，岩石由脆性转变为柔性。温度对大理岩的应力应变曲线 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院 地壳中的温度是随深度的加深而增加的。平均地温梯度为每加深100米，温度约增高3。在地壳深处，随着温度、压力的增高，塑性变形的能力也大大提高。构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院3.溶液 由于溶液的加入可使分子的活动力增强，减小岩石分子间的凝聚力，从而降

35、低了岩石的强度。因此，在干燥和富含饱和水的不同状态下，岩石的力学性质有很大的差异。温度和溶液对大理岩变形的影响 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院4.孔隙压力 岩石孔隙内流体（水、油等）的压力被称为孔隙压力。实验结果表明：岩石中孔隙水压越大，岩石的强度越低。孔隙压力对石英晶体力学性质的影响 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院5.时间 作用力的作用时间对于岩石变形及岩石力学性质的影响很大，特别是在慢长的地质历史时期中，时间因素更为突出 恒定压力（14107Pa）下灰岩的蠕变曲线 构造地质学 第二章 重庆工程职业技术学院6.应力作用方式 应力作用方式的不同，对岩石力学性质的影响也不同。当岩石受张应力的作用时，可使其脆性增大，易产生张性断裂；当岩石受压应力的作用时，随着体积的缩小，会提高其塑性。