第五章巖石的力學(xué)性質(zhì)1、巖石力學(xué)性質(zhì)的基本概念材料性質(zhì)及基本類型彈性材料脆性材料韌性材料粘性材料（牛頓體或粘性體）塑性材料剛性材料復(fù)合材料彈性材料：像彈簧一樣發(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)。線彈性體。脆性材料：材料在斷裂發(fā)生之前的塑性變形的應(yīng)變量<5%?？箶鄰姸鹊?、缺少延展性。韌性材料：材料在斷裂發(fā)生之前的塑性變形的應(yīng)變量大于10%。塑性材料：外力消除產(chǎn)生顯著永久變形而不破壞的材料。粘性材料：容易發(fā)生流動的材料。牛頓流體：在很小的外力作用下即能流動的流體，且流動速率與所加的剪應(yīng)力(τ)的大小成正比。剛性材料：不易變形的材料。復(fù)合材料：多種性質(zhì)的結(jié)合。彈塑性體、彈粘性體、粘塑性體。強度：材料(或巖石）抵抗永久變形和斷裂的能力。巖石變形基本方式彈性變形塑性變形脆性變形韌性變形粘性流動彈性變形：外力消除后，變形隨之消失，為彈性變形。彈性變形符合胡克定理,在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力與應(yīng)變成正比。=Ee

其中：E為揚氏模量或彈性模量，e為應(yīng)變量。服從胡克定理的材料為線彈性體。塑性變形：當(dāng)外加應(yīng)力超過彈性極限，材料發(fā)生塑性變形。塑性變形是永久變形。褶皺。韌性變形：當(dāng)應(yīng)力超過屈服極限，材料在無增量應(yīng)力的情況下發(fā)生穩(wěn)態(tài)流變，發(fā)生大規(guī)模的連續(xù)變形。如韌性剪切帶。斷裂變形：當(dāng)應(yīng)力超過強度極限，材料發(fā)生斷裂變形。斷裂變形是不連續(xù)變形。2、影響巖石力學(xué)性質(zhì)的因素各向異性壓力溫度流體時間各向異性：地質(zhì)體、巖石或礦物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)或結(jié)晶學(xué)優(yōu)選方位影響巖石力學(xué)性質(zhì)和變形。成層巖石與塊狀巖石定向巖石與非定向巖石溫度：增加溫度：降低巖石屈服極限（易于發(fā)生塑性變形）；增加巖石的韌性（小應(yīng)力，大應(yīng)變）。圍壓：增加圍壓（~增加深度）：增加巖石強度極限（不易發(fā)生破裂）?？紫叮涸黾涌紫读黧w：降低巖石強度降低巖石的韌性（促進重結(jié)晶，易發(fā)生塑性變形） 孔隙流體與層間滑動、滑坡；油氣成藏——油氣儲存在互相連通的孔時間：蠕變creep應(yīng)力不變，應(yīng)變隨時間增加的現(xiàn)象松馳relaxation應(yīng)變持續(xù)不變，應(yīng)力隨時間減小并趨于定值松馳（應(yīng)變不變）： 蠕變（恒定應(yīng)力）多種因素綜合影響巖石變形：應(yīng)力溫度物性3、巖石和礦物的能干性巖石變形行為的相對差異P55表5-4礦物的能干性礦物變形行為的相對差異。從高到低：輝石、橄欖石、石榴子石、長石、石英、方解石4、巖石變形的微觀機制碎裂作用晶內(nèi)滑動位錯蠕變擴散蠕變?nèi)芙馊渥冾w粒邊界滑動碎裂作用：在應(yīng)力作用下，巖石發(fā)生微破裂，其擴展造成巖塊細粒化的過程為碎裂作用。晶內(nèi)滑動：沿晶體某一滑移系（面）的一定方向發(fā)生滑移。發(fā)生位錯滑動。

雙晶、變形紋 刃位錯：位錯的方向與滑移方向垂直 螺位錯：位錯的方向與滑移方向平行位錯蠕變：當(dāng)溫度大于0.3Tm時,位錯沿晶體一個滑移面攀移到另一個滑移面，重新組合后形成位錯壁或亞晶界，分隔出亞顆粒。礦物顆粒細?；?、多邊形化。形態(tài)和結(jié)晶優(yōu)選方位。當(dāng)亞晶界位錯集中，造成相鄰亞顆粒光軸角大于7度，形成新生顆粒，發(fā)生動態(tài)重結(jié)晶作用。出現(xiàn)核幔結(jié)構(gòu)。形態(tài)和結(jié)晶優(yōu)選方位。擴散蠕變：由于晶內(nèi)和晶界的空位運動和原子運動改變晶體形狀的一種塑性變形機制。

典型是納巴羅蠕變（NABARROCREEP）納巴羅蠕變：原子沿顆粒內(nèi)部晶格遷移，是體積擴散蠕變?nèi)芙馊渥儯阂步袎喝茏饔?。受力作用后，從高壓區(qū)溶解的物質(zhì)遷移到低壓區(qū)沉淀。典型構(gòu)造：壓力影顆粒邊界滑動：通過顆粒邊界之間的滑動造成塑性變形。當(dāng)溫度大于0.5Tm（熔融溫度）時，通過擴散調(diào)節(jié)顆粒邊界滑動，造成超塑性流動。典型構(gòu)造：超糜棱巖。5、巖石破裂準(zhǔn)則破裂準(zhǔn)則是在極限應(yīng)力條件下，各點極限應(yīng)力分量所應(yīng)滿足的條件。實驗巖石學(xué)研究表明：當(dāng)