构造地质第三章.ppt

第三章地质构造分析的力学基础
第一节应力的概念
面力和体力
    地壳中作用于岩石上的力有多种,最重要的有两种:重力和面力。
    重力是一种体力,与质量成正比。对于深埋于地壳中的岩石,其上覆岩石柱的重量是一种重要的力。所谓体力是指作用于岩石内部每个质点的外力。
    面力是岩块间的相互作用力,是通过其接触面而传递的,它作用于物体的表面,所以也叫表面力。
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应力
    应力是在面力或体力的作用下引起的,作用在物体内或表面单位面积上的一对大小相等方向相反的力,应力的方向与力的方向一致。
    内力:同一岩石内部各质点之间相互作用的力,可分为固有内力和附加内力。固有内力是指岩石内部各个质点之间原来存在的自然结合力。附加内力是指当岩石受到外力作用时,引起内部固有内力的改变量。
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1、合应力:在外力作用下,于岩石内部任一截面上所产生的与外力作用方向平行的应力,即称为作用在该截面上的合应力。
2、正应力和剪应力:合力可以运用平行四边形法则分解为两种应力。
    正应力(或直应力):与截面垂直的应力
    剪应力:作用于截面上并与其平行的应力
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、主应力:在外力作用下,于岩石内部,与外力作用方向垂直的截面上,只产生正应力,不产生剪应力,这种与外力作用方向平行的正应力,称为主应力。与主应力垂直的截面称为主应力面或主平面,其上只有主应力而无剪应力;主应力面的法线称为主应力轴,它代表主应力的作用方向。
4、基本计算公式
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任意截面(N)上的合应力(σ合)、外力(P)、主应力面(A),N与A的夹角(αn)、主应力(σa)等之间的关系为: (上式)
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第二节应力状态分析
应力状态的概念
在外力作用下,于岩石内部任一点的无数个方向不同的截面上所产生的应力情况,称为岩石内部该点的应力状态。
一点的应力状态
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一点的应力状态可以用三个主应力的大小和方向来表示,分别用σ1、σ2、σ3表示最大、中间和最小主应力,σ1≥σ2≥σ3。常见的应力状态有:
1、单轴应力状态:一个主应力不等于零,另外两个主应力等于零。
2、双轴应力状态:一个主应力为零,另外两个主应力不等于零。
3、三轴应力状态:三个主应力都不等于零,为一般的应力状态,σ1≥σ2≥σ3。
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二维应力分析
1、任一斜截面上的应力分析
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表示二维应力状态的莫尔圆
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