岩石变形物理学岩石力学性质学习教案.pptx

会计学岩石力学(lìxué)性质岩石力学性质(xìngzhì)研究的途径σ1岩石(yánshí)变形的应力－应变曲线当受到外应力作用时，对于不同的固体材料，其力学响应具有很大变化性。即使对某种特定的固体材料，它的力学响应也要取决于变形的物理和化学条件。
目前，人们将材料的力学响应主要划分为弹性（elastic）、塑性（plastic）和粘性（viscous）三种基本类型以及(yǐjí)它们之间的过渡类型。岩石力学(lìxué)性质的一些基本概念（一）岩石(yánshí)变形的应力－应变曲线非理想弹性体变形：是指受力后不产生瞬时全部弹性变形，而是随着时间的延长逐渐增大弹性变形到应有的值，当外力卸载后，也不立即恢复原状，而是随时间延长逐渐恢复原状。这种现象称为弹性后效(hòuxiào)（即滞弹性）。
岩石的弹性变形通常表现为滞弹性（anelastic），因而岩石的滞弹性具有重要意义。上地幔的地震波衰减一般认为与岩石的滞弹性有关。滞弹性(tánxìng)（anelastic）岩石变形的应力(yìnglì)－应变曲线塑性变形是指物体在外力施加(shījiā)过程中产生的变形，在外力解除后，永远不会自动恢复到原状的变形。具有这种性能的变形体称为塑性变形体。
在应力不超过某一临界值（即屈服应力）σy的条件下，理想塑性材料可以持续永久变形，在这一临界值之下，材料不发生永久变形。σy岩石(yánshí)变形的应力－应变曲线塑性变形材料的典型应变－时间(shíjiān)曲线岩石变形的应力－应变(yìngbiàn)曲线/韧性(rènxìnɡ)和塑性区别脆-韧性转化－从宏观表象上描述
脆-塑性转化－从微观(wēiguān)机制上描述
脆-塑(韧)性转换域是一个十分重要的问题，地球上大部分地震都发生在脆-塑(韧)性转换域的深度。岩石圈简化(jiǎnhuà)流变学模型世界(shìjiè)上一些地区地震震源深度分布柱状图
（据Maggietal.,2000）岩石力学性质(xìngzhì)的一些基本概念（三）
流体的粘性是指流体内部各流层之间相对滑动时，层面之间存在的一种内摩擦效应。
流体沿着x方向流动的n个不同流层。它们的流速ů是y的函数，ů在y轴方向的变化率称为速度梯度，dů/dy。同一位置上的剪应力（即摩擦阻力）与速度梯度呈正比关系
τ=ηdů/dyη粘度（Pa·s）
（1）式中可作下列变换

（1）改写为

（1）、（3）式称为牛顿粘性定律，它表示剪切应力与剪切应变速率成正比。服从牛顿粘性定律的材料称为牛顿流体（或线粘性流体）。具牛顿粘性变形称为粘性流体变形。理想粘性材料的力学(lìxué)行为σy/弹塑性变形—指物体同时具有弹性和塑性的性能。在弹塑性变形中，有一部分是弹性，其余部分为塑性变形。
粘弹性变形—既具有弹性，又能发生粘性流动(liúdòng)的物体材料，称为粘弹性，它所表现的力学性质，称为粘弹性变形。如蛋清就是一种粘弹性体。
地壳岩石在长期力作用下通常表现为一种同时具有弹性和塑性的物质，这种弹性和塑性是指在弹性范围内显现的弹性和塑性，而且当岩层具有高度塑性时还能发生半粘性流动(liúdòng)。地壳岩石严格讲也是一种粘弹性体，只不过不像蛋清那样明显，这主要是它的流动需要在长时间载荷下表现(biǎoxiàn)出来。对于固体或流体而言，温度越高，粘度越低，反映易流动性越大。
地壳及地幔岩石具有非常缓慢的流动性。因而粘度是衡量地球动力学的一个重要参数。
人们把物体具有的这些力学性质概括为物质的流变性（rheologicalproperties），并形成一门新兴学科－流变学（rheology）。流变学是研究固体物质流动的科学。
近代地球科学观念来看，地球物质是具有流变性的。把研究地球物质流动性质和规律的科学，称为地球流变学（RheologyofEarthMaterials）。岩石力学性质(xìngzhì)的影响因素应力→应变(yìngbiàn)→岩石力学性质→影响因素/影响(yǐngxiǎng)岩石力学性质的因素岩石材料在力学上可以分为：均匀(jūnyún)和非均匀(jūnyún)材料。
均匀(jūnyún)材料在力学上可以是各向同性的或各向异性的。
力学性质各向异性是指物体内同一点各个方向上的力学性质不同。岩石(yánshí)各向异性影响的表现沉积岩的水平(shuǐpíng)层理橄榄石单晶体/围压对岩石力学(lìxué)性质的影响(2)温度(wēndù)的影响(3)/孔隙流体(liútǐ)的影响(4)/孔隙流体(liútǐ)压力效应对岩石破裂的影响流体的化学反应(huàxuéfǎnyìng)和水弱化作用影响时间(shíjiān)影响因素(5)/时间对岩石蠕变(rúbiàn)和松弛的影响岩石(yánshí)的能干性岩石(yánshí)的