巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件

第五章巖石力學(xué)性質(zhì)第五章巖石力學(xué)性質(zhì)1第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素第三節(jié)巖石的能干性第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制第五節(jié)巖石斷裂準(zhǔn)則第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念2（一）彈性變形：外力解除后，巖石能恢復(fù)原有形狀和大小的變形（二）塑性變形：外力解除后，巖石不能恢復(fù)原有形狀和大小的變形（三）斷裂變形：外力達(dá)到強(qiáng)度極限時，巖石失去完整形狀，并產(chǎn)生破壞現(xiàn)象的變形。

*強(qiáng)度極限——在外力作用下固體物質(zhì)抵抗破壞的能力（抗破能力）（四）脆性變形：在破壞前不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)塑性變形的變形。（五）韌性變形：在破壞前出現(xiàn)了顯著塑性變形的變形。第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念（一）彈性變形：外力解除后，巖石能恢復(fù)原有形狀和大小的變形第3三軸應(yīng)力條件下的巖石力學(xué)實驗第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念三軸壓力機(jī)常規(guī)三軸實驗三軸應(yīng)力條件下的巖石力學(xué)實驗第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念三41.巖石變形強(qiáng)度的圖解表示法應(yīng)力－應(yīng)變曲線第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念1.巖石變形強(qiáng)度的圖解表示法第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念52、巖石變形行為彈性變形塑性變形破裂變形流動變形2、巖石變形行為61）彈性變形：胡克定律

=Ee

其中：E為彈性模量或楊氏模量，e為應(yīng)變量。

變形特征：象彈簧一樣發(fā)生變形。當(dāng)應(yīng)力消失后，材料完全復(fù)原到未變形狀態(tài)。

——胡克固體或線彈性體1）彈性變形：胡克定律

=72）塑性變形

y為屈服應(yīng)力。

變形特征：產(chǎn)生永久變形，當(dāng)應(yīng)力消除后部分復(fù)原，大部分保留變形時的狀態(tài)。y2）塑性變形y83）斷裂變形同一巖石的強(qiáng)度，在不同方式的力的作用下差別很大?！?）斷裂變形同一巖石的強(qiáng)度，在不同方式的力的作用下差別很大9常溫常壓下巖石表現(xiàn)為脆性破裂高溫高壓下巖石表現(xiàn)為韌性變形常溫常壓下巖石表現(xiàn)為脆性破裂10

4）流動變形變形特征：象牛頓流體（蜂蜜體）一樣發(fā)生流動變形，應(yīng)力越大，流動越大；應(yīng)力消除，流動停止，但不能復(fù)原到未變形時的狀態(tài)。牛頓粘性定律(線粘性定律)

=

其中，為粘性系數(shù)，分別為剪應(yīng)變速率。..

—

牛頓流體或線粘性流體或純粘性流體4）流動變形..—牛頓流體或11第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素☆

物質(zhì)組成☆結(jié)構(gòu)、構(gòu)造☆各向異性☆圍壓☆溫度☆孔隙應(yīng)力☆時間：應(yīng)變速率、蠕變與松弛第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素☆物質(zhì)組成12

1.成分：

玄武巖、石英巖——彈性

灰?guī)r、泥灰?guī)r——彈塑性

泥巖、頁巖——塑性

一、巖石本身的影響因素1.成分：一、巖石本身的影響因素13

2.結(jié)構(gòu)：

粗?！獜?qiáng)度小

細(xì)?！獜?qiáng)度大

3.構(gòu)造：

層狀——在變形過程中具各向異性變形特點

非層狀——在變形過程中具各向同性變形特點一、巖石本身的影響因素2.結(jié)構(gòu)：一、巖石本身的影響因素14二、各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響同一巖性的巖石由于層理或次生面理的發(fā)育，造成巖石力學(xué)性質(zhì)的各向異性。如：層狀巖石受壓形成褶皺，塊狀則不易形成褶皺。二、各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響同一巖性的巖石由于層理或次生15三、圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響在低圍壓下，巖石表現(xiàn)為脆性，在彈性變形或發(fā)生少量的塑性變形后立即破壞；在圍壓超過20MPa時，在宏觀破裂之前所達(dá)到的應(yīng)變增加的非常明顯，巖石表現(xiàn)為韌性；隨著圍壓的增高，巖石的屈服極限、強(qiáng)度和韌性也大大提高。三、圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響在低圍壓下，巖石表現(xiàn)為脆性，在彈16增大溫度，巖石的韌性增大，屈服極限降低四、溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大溫度，巖石的韌性增大，屈服極限降低四、溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)17孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在2個方面：巖石中富含流體時，使巖石強(qiáng)度降低；孔隙流體促進(jìn)礦物溶解和重結(jié)晶，促進(jìn)巖石塑性變形。五、孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在2個方面：五、孔隙流體對巖18對變形起作用的是有效圍壓（Pe）產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)。Pe=Pc-Pρ孔隙壓力增大→有效圍壓降低→巖石強(qiáng)度降低。對變形起作用的是有效圍壓（Pe）產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)?？紫秹?91.應(yīng)變速率

六、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的時間因素1）高速——脆性破壞：隕石碰撞、地震2）低速——韌性破壞：山脈1.應(yīng)變速率六、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的時間因素1）高速——脆202．蠕變：在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時間增加而持續(xù)增長的變形。

1）短期作用—不見效果；

外力恒定滴水穿石

2）長期作用—可見顯著影響；3．松弛：在恒定變形情況下，巖石中的應(yīng)力隨時間不斷減小的現(xiàn)象。

2．蠕變：在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時間增加而21第一期（瞬時蠕變階段）：延遲的彈性蠕變。撤出應(yīng)力t1：不完全彈性恢復(fù)-減速的恢復(fù)-t2（彈性后效現(xiàn)象）

第二期（穩(wěn)態(tài)或假粘性蠕變）：應(yīng)變速率接近于常量，塑性流變。t3撤出應(yīng)力-瞬時的和延遲的彈性恢復(fù)后t4-永久變形。

第三期（加速蠕變階段）：應(yīng)變速率增加，材料破壞。蠕變：第一期（瞬時蠕變階段）：延遲的彈性蠕變。撤出應(yīng)力t1：不完全22松弛：部分變形成為永久變形，降低了巖石的彈性極限。松弛：部分變形成為永久變形，降低了巖石的彈性極限。23第三節(jié)巖石的能干性能干性：用來描述巖石變形行為相對差異。能干的：強(qiáng)的、粘度大的、不易流動的不能干的：弱的、粘度小的、易流動的第三節(jié)巖石的能干性能干性：用來描述巖石變形行為相對差異。24巖石能干性反映巖石變形程度的差異，近似可以用粘度的大小來說明。巖石能干性反映巖石變形程度的差異，近似可以用粘度的大小來說明25巖石能干性差異估測：前提：在相同的構(gòu)造變形環(huán)境下：1.有限應(yīng)變狀態(tài)的對比2.劈理折射的對比3.香腸構(gòu)造的對比4.褶皺形態(tài)的對比5.流變計巖石能干性差異估測：前提：在相同的構(gòu)造變形環(huán)境下：26強(qiáng)弱相間的巖層中,強(qiáng)硬層中的劈理和軟弱層中的劈理以不同角度與層理相交，強(qiáng)硬層中為間隔劈理，與層理交角較大；軟弱層中為連續(xù)劈理，與層理交角較小。

劈理折射強(qiáng)弱相間的巖層中,強(qiáng)硬層中的劈理和軟弱層中的劈理以不27矩形石香腸矩形石香腸28尖圓褶皺沿軟硬巖層界面縱彎作用的不穩(wěn)定性使強(qiáng)硬物質(zhì)向軟弱物質(zhì)偏移，造成具較大波長的圓滑褶皺；而由軟弱物質(zhì)向強(qiáng)硬物質(zhì)偏移形成較小波長的尖頂褶皺，楔入強(qiáng)硬巖石中。尖-圓褶皺尖圓褶皺沿軟硬巖層界面縱彎作用的不穩(wěn)定性使強(qiáng)硬物質(zhì)向軟弱29巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件30第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制脆性變形機(jī)制

微破裂作用、碎裂作用、碎裂流塑性變形機(jī)制

晶內(nèi)滑動、位錯滑動、位錯蠕變…第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制脆性變形機(jī)制31一、微破裂作用、碎裂作用、碎裂流1.微破裂：應(yīng)力集中因素：不同熱膨脹系數(shù)的礦物組成的巖石經(jīng)歷溫度的變化；變化過程中相鄰顆粒點接觸部位的相互楔入；礦物包裹體或空隙尖端受應(yīng)力作用；顆粒內(nèi)的位錯和雙晶運動不足以調(diào)節(jié)應(yīng)變；……一、微破裂作用、碎裂作用、碎裂流1.微破裂：應(yīng)力集中32相對摩擦滑動和剛體轉(zhuǎn)動巖石碎塊進(jìn)一步破裂和細(xì)?；暧^破裂微破裂高度破碎的巖石碎塊、粉晶集合體微破裂作用、碎裂作用、碎裂流2.碎裂作用：巖石破裂成碎塊3.碎裂流：差應(yīng)力足夠大，重復(fù)破碎應(yīng)力作用下圍壓條件下壓力增大時相對摩擦滑動和剛體轉(zhuǎn)動巖石碎塊進(jìn)一步破裂和細(xì)?；暧^破裂微破33二、晶內(nèi)滑動和位錯滑動晶內(nèi)滑動：晶體沿某一滑移面的一定方向滑移。滑移面：原子或離子的高密度面?；品较颍夯泼嫔显踊螂x子排列最密集的方向。二、晶內(nèi)滑動和位錯滑動晶內(nèi)滑動：晶體沿某一滑移面的一定方向滑34位錯位錯35巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件36巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件37三、位錯蠕變高溫下，當(dāng)T>0.3Tm（Tm為熔融溫度），位錯從一個滑移面攀移到另一個滑移面。三、位錯蠕變高溫下，當(dāng)T>0.3Tm（Tm為熔融溫度），位錯38巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件39動態(tài)重結(jié)晶作用：形成細(xì)小的新顆粒，即核幔構(gòu)造動態(tài)重結(jié)晶作用：形成細(xì)小的新顆粒，即核幔構(gòu)造40四、擴(kuò)散蠕變擴(kuò)散蠕變是通過晶內(nèi)和晶界的空位運動和原子運動來改變晶粒形狀的一種塑性變形機(jī)制。空位和原子遷移的途徑：沿顆粒內(nèi)部晶格遷移——體積擴(kuò)散蠕變（納巴羅-赫林蠕變）沿顆粒晶界遷移——晶界擴(kuò)散蠕變（柯勃爾蠕變）蠕變過程無流體參與，也稱固態(tài)擴(kuò)散蠕變。四、擴(kuò)散蠕變擴(kuò)散蠕變是通過晶內(nèi)和晶界的空位運動和原子運動來改41五、溶解蠕變?nèi)芙馊渥儯阂卜Q壓溶，有流體參與的塑性變形過程。被溶出物質(zhì)：同構(gòu)造脈、須狀增生晶體、壓力影構(gòu)造、遷出體外。在不變質(zhì)或淺變質(zhì)巖區(qū)顯著。五、溶解蠕變?nèi)芙馊渥儯阂卜Q壓溶，有流體參與的塑性變形過程。42六、顆粒邊界滑動顆粒邊界滑動：通過顆粒邊界之間的調(diào)整來調(diào)節(jié)巖石總體變形的一種變形機(jī)制。如：裝滿砂子的橡皮口袋。六、顆粒邊界滑動顆粒邊界滑動：通過顆粒邊界之間的43顆粒邊界滑動：

T>0.5Tm，擴(kuò)散速率能夠及時調(diào)節(jié)由于晶粒相互滑動產(chǎn)生的空缺或疊復(fù)

——超塑性流動。顆粒邊界滑動：

T>0.5Tm，擴(kuò)散速率能夠及時調(diào)節(jié)由44第五節(jié)巖石斷裂準(zhǔn)則斷裂：由于外力作用在物體中產(chǎn)生的介質(zhì)不連續(xù)面。產(chǎn)生的因素：應(yīng)力狀態(tài)，即臨界應(yīng)力狀態(tài)或極限應(yīng)力狀態(tài)；材料力學(xué)性質(zhì)。斷裂準(zhǔn)則或斷裂條件：在極限應(yīng)力狀態(tài)下，各點極限應(yīng)力分量所應(yīng)滿足的條件。第五節(jié)巖石斷裂準(zhǔn)則斷裂：由于外力作用在物體中產(chǎn)生的介質(zhì)不連45實驗巖石學(xué)研究表明：當(dāng)所施加的應(yīng)力強(qiáng)度等于或超過巖石抗張強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度極限時，巖石體就發(fā)生斷裂變形。破裂方式：一組張性破裂面和兩組剪性破裂面。剪裂角：剪裂面與最大主壓應(yīng)力軸之間的夾角。巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件46剪裂面與最大主壓應(yīng)力軸之間的關(guān)系剪裂面與最大主壓應(yīng)力軸之間的關(guān)系47一、水平直線型莫爾包絡(luò)線理論（庫倫斷裂準(zhǔn)則）莫爾包絡(luò)線：材料破壞時的各種極限應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力圓的公切線。（破壞曲線）判別條件：應(yīng)力圓與莫爾包絡(luò)線相切，破裂一、水平直線型莫爾包絡(luò)線理論（庫倫斷裂準(zhǔn)則）莫爾包絡(luò)線：材料48特例：水平直線型破壞曲線剪裂角：θ=45°，共軛斷裂夾角：2θ=90°特例：水平直線型破壞曲線剪裂角：θ=45°，共軛斷裂夾角：49二、斜直線型莫爾包絡(luò)線理論（庫倫-納維葉斷裂準(zhǔn)則）巖石發(fā)生剪裂時：剪裂角大小取決于巖石變形時內(nèi)摩擦角的大小。二、斜直線型莫爾包絡(luò)線理論（庫倫-納維葉斷裂準(zhǔn)則）巖石發(fā)生剪50大部分巖石的剪裂角在30°左右。大部分巖石的剪裂角在30°左右。51三、拋物線型莫爾包絡(luò)線理論（王維襄斷裂準(zhǔn)則）方程：主應(yīng)力：剪裂角：或三、拋物線型莫爾包絡(luò)線理論（王維襄斷裂準(zhǔn)則）方程：主應(yīng)力：剪52三、拋物線型莫爾包絡(luò)線理論（王維襄斷裂準(zhǔn)則）剪裂角與及各點的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。從野外地質(zhì)調(diào)查與室內(nèi)物理模擬實驗結(jié)果來看：王維襄斷裂準(zhǔn)則更接近實際斷裂情況。三、拋物線型莫爾包絡(luò)線理論（王維襄斷裂準(zhǔn)則）剪裂角與53四、格里菲斯斷裂準(zhǔn)則（拋物線型）

剪裂的發(fā)生與巖石中原有隨機(jī)分布的微細(xì)張性裂隙相關(guān)，是初始微細(xì)張裂在擴(kuò)張過程中逐漸趨于定向排布，并最終貫通形成剪裂結(jié)果。

四、格里菲斯斷裂準(zhǔn)則54由實驗觀察到的花崗巖破壞過程示意圖(A)、(B)初始張裂隙的出現(xiàn)；(C)、(D)在更強(qiáng)的差應(yīng)力作用下初始張裂隙發(fā)展為強(qiáng)裂的剪切應(yīng)變帶，形成巖石的剪切破裂。（圖的上下方向為最大主壓方向）由實驗觀察到的花崗巖破壞過程示意圖55

nn＋2T0

其中：T0為單軸抗張強(qiáng)度。巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件56第五章巖石力學(xué)性質(zhì)第五章巖石力學(xué)性質(zhì)57第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素第三節(jié)巖石的能干性第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制第五節(jié)巖石斷裂準(zhǔn)則第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念58（一）彈性變形：外力解除后，巖石能恢復(fù)原有形狀和大小的變形（二）塑性變形：外力解除后，巖石不能恢復(fù)原有形狀和大小的變形（三）斷裂變形：外力達(dá)到強(qiáng)度極限時，巖石失去完整形狀，并產(chǎn)生破壞現(xiàn)象的變形。

*強(qiáng)度極限——在外力作用下固體物質(zhì)抵抗破壞的能力（抗破能力）（四）脆性變形：在破壞前不出現(xiàn)或很少出現(xiàn)塑性變形的變形。（五）韌性變形：在破壞前出現(xiàn)了顯著塑性變形的變形。第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念（一）彈性變形：外力解除后，巖石能恢復(fù)原有形狀和大小的變形第59三軸應(yīng)力條件下的巖石力學(xué)實驗第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念三軸壓力機(jī)常規(guī)三軸實驗三軸應(yīng)力條件下的巖石力學(xué)實驗第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念三601.巖石變形強(qiáng)度的圖解表示法應(yīng)力－應(yīng)變曲線第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念1.巖石變形強(qiáng)度的圖解表示法第一節(jié)巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念612、巖石變形行為彈性變形塑性變形破裂變形流動變形2、巖石變形行為621）彈性變形：胡克定律

=Ee

其中：E為彈性模量或楊氏模量，e為應(yīng)變量。

變形特征：象彈簧一樣發(fā)生變形。當(dāng)應(yīng)力消失后，材料完全復(fù)原到未變形狀態(tài)。

——胡克固體或線彈性體1）彈性變形：胡克定律

=632）塑性變形

y為屈服應(yīng)力。

變形特征：產(chǎn)生永久變形，當(dāng)應(yīng)力消除后部分復(fù)原，大部分保留變形時的狀態(tài)。y2）塑性變形y643）斷裂變形同一巖石的強(qiáng)度，在不同方式的力的作用下差別很大?！?）斷裂變形同一巖石的強(qiáng)度，在不同方式的力的作用下差別很大65常溫常壓下巖石表現(xiàn)為脆性破裂高溫高壓下巖石表現(xiàn)為韌性變形常溫常壓下巖石表現(xiàn)為脆性破裂66

4）流動變形變形特征：象牛頓流體（蜂蜜體）一樣發(fā)生流動變形，應(yīng)力越大，流動越大；應(yīng)力消除，流動停止，但不能復(fù)原到未變形時的狀態(tài)。牛頓粘性定律(線粘性定律)

=

其中，為粘性系數(shù)，分別為剪應(yīng)變速率。..

—

牛頓流體或線粘性流體或純粘性流體4）流動變形..—牛頓流體或67第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素☆

物質(zhì)組成☆結(jié)構(gòu)、構(gòu)造☆各向異性☆圍壓☆溫度☆孔隙應(yīng)力☆時間：應(yīng)變速率、蠕變與松弛第二節(jié)影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素☆物質(zhì)組成68

1.成分：

玄武巖、石英巖——彈性

灰?guī)r、泥灰?guī)r——彈塑性

泥巖、頁巖——塑性

一、巖石本身的影響因素1.成分：一、巖石本身的影響因素69

2.結(jié)構(gòu)：

粗?！獜?qiáng)度小

細(xì)粒——強(qiáng)度大

3.構(gòu)造：

層狀——在變形過程中具各向異性變形特點

非層狀——在變形過程中具各向同性變形特點一、巖石本身的影響因素2.結(jié)構(gòu)：一、巖石本身的影響因素70二、各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響同一巖性的巖石由于層理或次生面理的發(fā)育，造成巖石力學(xué)性質(zhì)的各向異性。如：層狀巖石受壓形成褶皺，塊狀則不易形成褶皺。二、各向異性對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響同一巖性的巖石由于層理或次生71三、圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響在低圍壓下，巖石表現(xiàn)為脆性，在彈性變形或發(fā)生少量的塑性變形后立即破壞；在圍壓超過20MPa時，在宏觀破裂之前所達(dá)到的應(yīng)變增加的非常明顯，巖石表現(xiàn)為韌性；隨著圍壓的增高，巖石的屈服極限、強(qiáng)度和韌性也大大提高。三、圍壓對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響在低圍壓下，巖石表現(xiàn)為脆性，在彈72增大溫度，巖石的韌性增大，屈服極限降低四、溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響增大溫度，巖石的韌性增大，屈服極限降低四、溫度對巖石力學(xué)性質(zhì)73孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在2個方面：巖石中富含流體時，使巖石強(qiáng)度降低；孔隙流體促進(jìn)礦物溶解和重結(jié)晶，促進(jìn)巖石塑性變形。五、孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響孔隙流體對巖石力學(xué)性質(zhì)的影響表現(xiàn)在2個方面：五、孔隙流體對巖74對變形起作用的是有效圍壓（Pe）產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)。Pe=Pc-Pρ孔隙壓力增大→有效圍壓降低→巖石強(qiáng)度降低。對變形起作用的是有效圍壓（Pe）產(chǎn)生孔隙流體壓力效應(yīng)。孔隙壓751.應(yīng)變速率

六、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的時間因素1）高速——脆性破壞：隕石碰撞、地震2）低速——韌性破壞：山脈1.應(yīng)變速率六、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的時間因素1）高速——脆762．蠕變：在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時間增加而持續(xù)增長的變形。

1）短期作用—不見效果；

外力恒定滴水穿石

2）長期作用—可見顯著影響；3．松弛：在恒定變形情況下，巖石中的應(yīng)力隨時間不斷減小的現(xiàn)象。

2．蠕變：在恒定應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時間增加而77第一期（瞬時蠕變階段）：延遲的彈性蠕變。撤出應(yīng)力t1：不完全彈性恢復(fù)-減速的恢復(fù)-t2（彈性后效現(xiàn)象）

第二期（穩(wěn)態(tài)或假粘性蠕變）：應(yīng)變速率接近于常量，塑性流變。t3撤出應(yīng)力-瞬時的和延遲的彈性恢復(fù)后t4-永久變形。

第三期（加速蠕變階段）：應(yīng)變速率增加，材料破壞。蠕變：第一期（瞬時蠕變階段）：延遲的彈性蠕變。撤出應(yīng)力t1：不完全78松弛：部分變形成為永久變形，降低了巖石的彈性極限。松弛：部分變形成為永久變形，降低了巖石的彈性極限。79第三節(jié)巖石的能干性能干性：用來描述巖石變形行為相對差異。能干的：強(qiáng)的、粘度大的、不易流動的不能干的：弱的、粘度小的、易流動的第三節(jié)巖石的能干性能干性：用來描述巖石變形行為相對差異。80巖石能干性反映巖石變形程度的差異，近似可以用粘度的大小來說明。巖石能干性反映巖石變形程度的差異，近似可以用粘度的大小來說明81巖石能干性差異估測：前提：在相同的構(gòu)造變形環(huán)境下：1.有限應(yīng)變狀態(tài)的對比2.劈理折射的對比3.香腸構(gòu)造的對比4.褶皺形態(tài)的對比5.流變計巖石能干性差異估測：前提：在相同的構(gòu)造變形環(huán)境下：82強(qiáng)弱相間的巖層中,強(qiáng)硬層中的劈理和軟弱層中的劈理以不同角度與層理相交，強(qiáng)硬層中為間隔劈理，與層理交角較大；軟弱層中為連續(xù)劈理，與層理交角較小。

劈理折射強(qiáng)弱相間的巖層中,強(qiáng)硬層中的劈理和軟弱層中的劈理以不83矩形石香腸矩形石香腸84尖圓褶皺沿軟硬巖層界面縱彎作用的不穩(wěn)定性使強(qiáng)硬物質(zhì)向軟弱物質(zhì)偏移，造成具較大波長的圓滑褶皺；而由軟弱物質(zhì)向強(qiáng)硬物質(zhì)偏移形成較小波長的尖頂褶皺，楔入強(qiáng)硬巖石中。尖-圓褶皺尖圓褶皺沿軟硬巖層界面縱彎作用的不穩(wěn)定性使強(qiáng)硬物質(zhì)向軟弱85巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件86第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制脆性變形機(jī)制

微破裂作用、碎裂作用、碎裂流塑性變形機(jī)制

晶內(nèi)滑動、位錯滑動、位錯蠕變…第四節(jié)巖石變形的微觀機(jī)制脆性變形機(jī)制87一、微破裂作用、碎裂作用、碎裂流1.微破裂：應(yīng)力集中因素：不同熱膨脹系數(shù)的礦物組成的巖石經(jīng)歷溫度的變化；變化過程中相鄰顆粒點接觸部位的相互楔入；礦物包裹體或空隙尖端受應(yīng)力作用；顆粒內(nèi)的位錯和雙晶運動不足以調(diào)節(jié)應(yīng)變；……一、微破裂作用、碎裂作用、碎裂流1.微破裂：應(yīng)力集中88相對摩擦滑動和剛體轉(zhuǎn)動巖石碎塊進(jìn)一步破裂和細(xì)?；暧^破裂微破裂高度破碎的巖石碎塊、粉晶集合體微破裂作用、碎裂作用、碎裂流2.碎裂作用：巖石破裂成碎塊3.碎裂流：差應(yīng)力足夠大，重復(fù)破碎應(yīng)力作用下圍壓條件下壓力增大時相對摩擦滑動和剛體轉(zhuǎn)動巖石碎塊進(jìn)一步破裂和細(xì)粒化宏觀破裂微破89二、晶內(nèi)滑動和位錯滑動晶內(nèi)滑動：晶體沿某一滑移面的一定方向滑移?；泼妫涸踊螂x子的高密度面?；品较颍夯泼嫔显踊螂x子排列最密集的方向。二、晶內(nèi)滑動和位錯滑動晶內(nèi)滑動：晶體沿某一滑移面的一定方向滑90位錯位錯91巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件92巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件93三、位錯蠕變高溫下，當(dāng)T>0.3Tm（Tm為熔融溫度），位錯從一個滑移面攀移到另一個滑移面。三、位錯蠕變高溫下，當(dāng)T>0.3Tm（Tm為熔融溫度），位錯94巖石力學(xué)性質(zhì)講解課件95動態(tài)重結(jié)晶作用：形成細(xì)小的新顆粒，即核幔構(gòu)造動態(tài)重結(jié)晶作用：形成細(xì)小的新顆粒，即核幔構(gòu)造96四、擴(kuò)散蠕變擴(kuò)散蠕變是通過晶內(nèi)和晶界的空位運動和原子運動來改變晶粒形狀的一種塑性變形機(jī)制?？瘴缓驮舆w移的途徑：沿顆粒內(nèi)部晶格遷移——體積擴(kuò)散蠕變（納巴羅-赫林蠕變）沿顆粒晶界遷移——晶界擴(kuò)散蠕變（柯勃爾蠕變）蠕變過程無流體參與，也稱固態(tài)擴(kuò)散蠕變。四、擴(kuò)散蠕變擴(kuò)散蠕變是通過晶內(nèi)和晶界的空位運動和原子運動來改97五、溶解蠕變?nèi)芙馊渥儯阂卜Q壓溶，有流體參與的塑性變形過程。被溶出物質(zhì)：同構(gòu)造脈、須狀增生晶體、壓力影構(gòu)造、遷出體外。在不變質(zhì)或淺變質(zhì)巖區(qū)顯著。五、溶解蠕變?nèi)芙馊渥儯阂卜Q壓溶，有流體參與的塑性變形過程。98六、顆粒邊界滑動顆粒邊界滑動：通過顆粒邊界之間的調(diào)整來調(diào)節(jié)巖石總體變形的一種變形機(jī)制。如：裝滿砂子的橡皮口袋。六、顆粒邊界滑動顆粒邊界滑動：通過顆粒邊界之間的99顆粒邊界滑動：

T>0.5Tm，擴(kuò)散速率能夠及時調(diào)節(jié)由于晶粒相互滑動產(chǎn)生的空缺或疊復(fù)

——超塑性流動。顆粒邊界滑動：

T>0.5Tm，擴(kuò)散速率能夠及時調(diào)節(jié)由100第五節(jié)巖石斷裂準(zhǔn)則斷裂：由于外力作用