作业二(答案)

1《构造地质学》作业（二）一、名词解释1应力——指受力物体内任意一截面单位面积上的附加内力。2正应力——垂直于作用面的应力。3剪应力——平行于作用面的应力。4应力莫尔园——以正应力为横坐标、剪应力为纵坐标所表示的应力状态的集合。5构造应力场——指地壳中一定范围内某一瞬时的应力状态。6应力椭球体——当主应力σ1σ2σ3,且符号相同时,就可根据一点的主应力矢量为半径作出一个椭球体,该椭球体代表该点的全应力状态,称应力椭球体.7应变椭球体——设想物体和岩石变形前为一单位圆球体,变形后这个圆球体就会变为椭球体,该椭球体称为应变椭球体.8均匀变形——指岩石的各个部分的变形性质、方向和大小都相同的变形。9剪裂角——最大主应力轴σ1与剪切破裂面之间的夹角。10递进变形——在同一动力持续作用的变形过程中，如果应变状态发生连续的变化，这种变形称为递进变形。11纯剪切变形——是一种均匀变形，应变椭球体中两个主轴的质点线，在变形前后具有同一的方位，沿应变主方向的质点线没有发生旋转，故又称无旋转变形。12蠕变——指在应力不增加的情况下，随着时间的增长变形继续缓慢增加的现象。13松弛——指当应变保持不变时，随时间的增长应力逐渐减小的现象。14断裂准则——表征岩石破裂条件的应力状态与岩石强度参数间的函数关系，称为断裂准则或断裂条件。15均匀变形——指岩石的各个部分的变形性质、方向和大小都相同的变形。二、填空题１常温常压条件下，岩石的抗张强度总是小于抗剪强度和抗压强度。2岩石变形的四种基本方式为＿平移＿、＿转动＿、＿形变＿、＿体变＿。3按变形后的形状可归纳为两种基本类型：＿形变＿和＿体变。（或者线应变和角应变）24岩石在外力作用下，一般要经历＿弹性变形＿、＿塑性变形＿和＿破裂变形＿三个变形阶段．5当岩石发生剪切破裂时，包含最大主应力轴σ1象限的共轭剪切破裂面之间的夹角称为__共轭剪切破裂角___。6剪裂（变）角是指＿剪裂面＿＿与＿最大主应力轴σ1的＿夹角。7剪裂角的大小取决于＿岩石变形时内摩擦角＿的大小。8在同一动力持续作用的变形过程中，如果应变状态发生连续的变化，这种变形称为＿＿连续变形＿。9影响岩石力学性质与岩石变形的因素有＿岩石各向异性＿、＿围压＿、＿温度＿、孔隙流体＿、时间10均匀应变的特征：变形前的直线变形后仍是直线、变形前的平行线变形后仍然平行、变形前的圆变形后为椭圆、变形前的圆球变形后为椭球。11变形前、后物体内质点间线段长度的变化称之为＿长度比＿。12变形前互相垂直的两条直线变形后夹角发生变化，其正切称为＿剪应变＿。13随着应力的进一步作用，变形持续进行，当应力值达到某一值σy后，线性比例关系即已消失，但此时的变形仍保持其可逆性，此应力值σy称为＿弹性＿极限。但当应力值大于σy时应力与应变之间不仅不具有线性关系，变形的可逆性亦完全消失，σy值称为＿屈服极限。当应力值超过弹性极限时，岩石具有韧性，岩石中发生的永久变形称为＿塑性＿变形。14剪裂面与最大主应力轴方向的夹角称为＿剪变（裂）角＿。15岩石的塑性变形机制包括＿晶内滑动和位错滑动＿、＿位错蠕变＿、＿扩散蠕变＿、＿溶解蠕变＿、＿颗粒边界滑动＿等几种基本类型。三问答题答：物体受力作用后，其内部各点间相互位置发生改变称为变形。变形可以是体积的改变，也可以是形状的改变，或二者均有改变。物体变形程度用应变来度量，即以其相对变形量来度量。应变分为线应变和剪应变两种。线应变可以根据物体变形前后长度的改变来量度，如伸长度、长度比、平方长度比等。剪应变可以根据变形前后角度的改变来量度。2影响岩石力学性质的因素有哪些？答：岩石力学性质除取决于岩石性质如成分、结构、构造外，不取决于变形环境，如围压、温度、孔隙流体和时间等。3岩石围压增加的效应一方面增加了岩石的极限强度，另方面增加了岩石的韧性；温度的增加常使岩石的韧性增加，屈服极性降低；孔隙流体可以使岩石强度降低，促进溶解迁移和重结晶作用；时间对岩石的力学性质的影响表现为对应变速率的影响和对岩石的蠕变与松弛。3时间对岩石力学性质与变形有什么影响？答：时间对岩石的力学性质与变形有二个方面的影响：（１）对应变速率的影响，岩石在快速冲击力作用下呈现为脆性，而在缓慢施力时则可发生很大的应变而不破裂，也就是应变速率减低使岩石的韧性增强，屈服强度降低。（２）蠕变与松弛：蠕变指在应力不增加的情况下，随着时间的增长变形继续缓慢增加的现象。松弛指当应变保持不变时，随时间的增长应力逐渐减小的现象。因此，蠕变能在低于岩石弹性极限的情况下使岩石发生永久变形；松弛也能使部分弹性变形转化为永久变形。其共同效果都相当于降低了岩石的弹性极性，实际上是表现出了时间因素对岩石力学性质的影响。4岩石变形经哪几个阶段？答：在外力作用下，岩石一般要经历弹性变形、塑性变形和破裂变形三个阶段。弹性变形阶段撤除应力，恢复原状，应力与应变关系服从胡克定律，线弹极限是指弹性变形的最大极限。塑性变形阶段应力超过弹性极限，物体的内聚力遭到破坏而产生破裂，造成岩石永久变形，发生永久变形时的应力称为屈服极限。当应力超过一定极限时，岩石就会以某种方式而破坏，发生破裂变形，发生破裂变形时的应力值称为极限强度。5简述岩石的变形机制？答：岩石的变形机制包括脆性变形机制和塑性变形机制。脆性变形机制有微破裂、碎裂作用、碎裂流。微破裂是在一定条件下岩石内部的某些部位容易造成应力集中而形成微小的破裂。碎裂作用是在应力作用下，无数微破裂扩展、连接、局部密集成带，形成高度破碎的岩石碎块和粉晶集合体的过程。碎裂流是指高度破碎的岩石碎块和粉晶重复破碎，粒度不断减小，相互之间产生相对摩擦滑动和刚体转动的变形过程。塑性变形机制有晶内滑动和位错滑动、位错蠕变、扩散蠕变、溶解蠕变、颗粒边界滑动等多种形式。晶内滑动——沿晶体内部一定滑移系发生，由晶体结构所决定。滑移面通常为高原子／离子密度面。滑移方向平行原子／离子排列最密集的方向。位错滑动的形成晶内滑移在微观上，并非同时发生在整个滑移面上，滑移首先发生在应力集中区（晶体缺陷处），然后沿滑移面扩张，最终与晶粒边界相交，产生一个阶梯。位错蠕变是指当Ｔ0.3Ｔm（Ｔm为熔融温度）时，恢复作用开始起重要作用；位错攀移——使符号相反的位错互相抵消，“相同者”重新排列成位错壁，形成亚晶粒。亚晶粒内部位错密度降低，晶体多边形化。扩散蠕变在固态下（即没有流体参与的情况下），通过晶内和晶界的空位运动和原子运动来改变晶粒形状的一种塑性变形机制。溶解蠕变也称压溶，是一种有流体参与的塑性变形过程:物质在高压应力区溶解，通过流体迁移，在低压应力区沉淀，从而造成塑性变形。颗粒边界滑动是当岩石处在高温（Ｔ0.5Ｔm）时可能发生颗粒边界滑动。4