构造应力

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岩体力学名词解释

岩体力学名词解释

岩石力学定义:岩石力学是研究岩石的力学性状的一门理论和应用的科学,它是力学的一个分支,是探讨岩石对周围物理环境中力场的反应。

应力:应力指物体在所受面力作用下内部产生的内力的集度。

正应力:应力在其作用截面的法线方向的分量。

剪应力:应力在其作用截面的切线方向的分量。

体力:分布在物体体积内的力。

面力:分布在物体表面上的力。

内力:物体本身不同部分之间相互作用的力。

正面:外法线沿着坐标轴的正方向的截面。

正面上的应力分量与坐标轴方向一致为正,反之为负。

负面:外法线是沿着坐标轴的负方向的截面。

负面上的应力分量与坐标轴方向相反为正,反之为负。

主平面:单元体剪应力等于零的截面。

主应力:主平面上的正应力。

强度(峰值强度):在一定条件下,岩石发生破坏时单位面积所能承受的最大载荷。

残余强度:岩石完全破坏后所能承受的一个较小的应力值。

应变软化:指岩石达到峰值强度以后继续变形,其强度随变形量增加而降低/减少的特性。

塑性变形:岩石失去承载能力以前所承受的永久的变形。

屈服:有些材料在开始出现塑性变形之后,常在应力不变或应力增加很小的情况下继续产生变形,这种现象称为屈服。

屈服点:岩石从弹性转变为塑性的转折点有效应力:一般意义,是指对多孔渗水材料总的力学特征起主导作用的应力。

有效应力是外加或总应力和孔隙压力的函数。

切线杨氏模量:应力-应变曲线上某一确定点的斜率,一般取50%峰值强度点的斜率。

平均杨氏模量:应力-应变曲线上近似直线部分的斜率平均值割线杨氏模量:坐标原点与某一定点连线的斜率扩容:岩石在塑性阶段的体积膨胀称为扩容现象,它主要由于变形引起裂隙发展和张开而造成的岩石:岩石是组成地壳的基本物质,它由各种岩矿或岩屑在地质作用下按一定规律通过结晶联结成或借助于胶结物粘结组合而成。

岩体:是指天然埋藏条件下大范围分布的,由结构面和结构体组成的地质体。

岩石结构面的产状:即结构面在空间的产生状态和方位,用结构面上倾斜度最大的倾斜线与水平面成的夹角,以及对应倾向线的方位(从真北方向顺时针测得)来描述结构面的间距:一组结构面在法线方向上两相邻面的距离。

地质构造应力场分析方法与原则

地质构造应力场分析方法与原则

地质构造应力场分析方法与原则摘要:构造应力场是地球动力学重要组成部分,是地壳动力学的主体部分,其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。

本次研究针对地质构造应力场的测量方法水力压裂法、井壁崩落法、磁组构法进行分析,并对地质构造应场力分析原则进行阐述,继而进一步丰富构造应力场的理论。

关键词:地质构造;构造应场力;应场力引言:构造应力场就是在一个空间范围内构造应力的分布。

构造应力场是作用在地壳某一地区内部的和由于这一地区某种变形的构造单元的发育而出现的应力总和。

应力场是一种物理场,它和其他物理场,如重力场、电滋场、位势场等一样,也是物质存在的一种形式。

场不是空间,而是在空间范围内某个物理量的按势分布。

随着时间的变化,场内各点的强度和方向也将发生变化。

构造应力场是地球动力学重要组成部分,是地壳动力学的主体部分,其研究对于构造分析研究、地震分析预报、工程抗震等领域都有着十分重要的理论和实践意义。

1.地质构造应力场概述构造应力场概念是由我国地质学家李四光率先提出的。

1947年李四光提出用构造形迹反推构造应力场,并研究各种不同力学性质的构造形迹与应力方向、应力作用方式之间的相互关系。

1940年格佐夫斯基也提出研究构造应力场,并把用赤平投影求主应力轴方向的方法引进构造应力场的研究。

1950年一1996年国内外地质工作者结合地震地质的研究工作开展了构造应力测量,经多年努力,通过野外与室内实测证实了构造应力的存在,并探索、研究了行之有效的构造应力测量技术方法,完善了构造应力测量的理论基础,建立了可靠的测量技术方法和数据处理系统。

万天丰(1999)、武红岭(1999,2003)等将矿场构造应力场研究的方法延伸到盆地构造研究领域,取得了人量的研究认识和资料,极大地丰富了构造应力场研究理论,也为盆地构造应力场研究积累了丰富的地质认识和方法。

1970年构造应力场的研究有长足进展,逐渐深入到地质学的多个领域。

构造应力场解析1

构造应力场解析1

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§7.1 ¨EAå|ïÄ{
矿物可作为温度计、压力计,进而反演矿物变形时的物理环境。 它主要是利用物理化学中的自由能判据进行分析。当新生矿物的克 分子体积比原始矿物的克分子体积小时,增加压力就有利于新生矿 物的形成。这说明,在高压下,新生矿物比原始矿物更稳定。因此, 根据矿物相可以判定压力水平。同理,有的矿物在化学变化中要放 热形成新矿物,有的则需吸热而形成新矿物。因为从热力学出发可 以分析,一些矿物在高温下稳定,另一些则在低温下稳定。这就可以 根据矿物相判定其温度水平。目前,研究较多的矿物温度计、压力计 有长石、辉石、石英、角闪石,云母、石榴石、方解石,白云母等。
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构造应力场

构造应力场

σ
θ
σ
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• •
a
θ

Ri 20a

圆孔周围任意点的切向应力与径向应力之和为 2倍的原岩应力,即 r 2H
Λ =1
λ =1时圆孔周围应力分布
14
“孔”周围的应力分布
2、有压圆孔
当孔内有液体(或巷内支护)时,液体(或支护物)对孔壁产生附加应力。 此时,围岩将受孔内应力影响进行应力的重新分布。根据弹性厚壁筒理论得:

矿山压力与岩层控制是研究矿山岩体力学现象的机理、控制理论,以及控制 所采用的人工构筑物的学科,属于岩石力学的分支,是矿山采掘工程的基础 学科。
概述
分类
概述
学习矿压的意义
矿山压力及其岩层控制是岩石力学在矿山上的应用学科,有人称之为矿山岩 石力学。它既是采矿工程最主要专业课之一,也是矿井开采方法课程的理论基础 课。在采矿中作用如下:
在原岩应力场弹性变形能包括体变弹性能、形变弹性能两种,由前苏联阿维 尔申计算为
体变弹性能
形变弹性能
(1 2 )(1 ) 2 2 2 Uv H 2 6 E (1 ) (1 )(1 2 ) 2 2 2 常由于塑性变形被吸收 Uf H 2 或转化,而消失。 3E (1 )
顶板:位于煤层以上一定范围内的岩层称为煤层顶板。根据煤层上方顶板对 回采工作面的影响程度和方式,把顶板进行再划分,即直接顶、伪顶和老顶。 伪顶:直接位于煤层之上,大多数情况下随采随冒的岩层。通常为厚度小于 0.3~0.5米的炭质页岩或其它松软脆弱岩层,一般允许悬露面积和时间在10平方 米和20分钟以下,很难在工作面维护住,而形成煤中矸石。在矿压上,伪顶主要 影响采场支架选型和采场安全。 直接顶:直接位于煤层或伪顶之上,通常随放顶而垮落的岩层。一般为一层 或几层岩性相近的岩层组成,常见岩性有页岩和砂页岩等。一般来说,直接顶裂 隙发育强度低,与前后方难以形成力的传递,从而形成静载荷作用于支架。然而 ,直接顶是采场直接维护的对象,其稳定状况,直接影响着矿工安全和正常生产 ,为此是矿压研究主要内容之一。 老顶(基本顶): 位于直接顶(有时直接位于煤层)之上厚而坚硬,一般不 随放顶而冒落的岩层。常见岩性有砂岩、砾岩、石灰岩、坚硬的砂页岩等,一般 厚度大于2米,岩石的单向抗压强度Rc>60~80MPa,节理裂隙不发育,节理间距 和分层厚度均大于1m,其运动常给采场带来严重的矿压显现。一般认为,该岩层 内可以形成结构层,上方岩层重量可通过该层把力传递到工作面的前方煤壁和后 方煤柱或采空区。老顶的结构分析和运动规律是矿压研究主要内容。

构造应力场解析1

构造应力场解析1

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地应力分类

地应力分类

地应力分类关于地应力的分类与研究方法的思考地应力,作为地壳岩石中的应力存在,根据其诱发因素的差异,可划分为构造应力、非构造应力和残余应力三大类别。

一、构造应力构造应力是引发构造运动、产生构造应变以及形成各类构造形迹的地应力。

对于构造应力的生成,地质学界的各大学派持有不同的观点。

例如,板块学说认为,软流层的对流驱使板块进行水平运动,从而在地壳中形成水平构造应力。

地质力学则认为,地球角速度的变化(即地球自转速度的快慢变化)导致地壳发生水平方向运动及垂直运动,因此以水平应力为主,垂直应力次之。

这一观点已被地应力测量结果所证实。

构造应力还可以被划分为现今构造应力和古构造应力。

现今构造应力,也称为活动构造应力,是引发现今正在形成的某些构造形迹,从而导致当前地震和最新地壳变动的应力。

它是全球地应力研究的主要对象。

研究现今构造应力的主要方法包括地应力测量、地形变测量以及与地应力活动相关的地球物理场(如地电、地磁等)的观测等。

地应力测量(包括应力解除法、应力半解除法、声波法、水力压裂法等)是当前各国最常用的有效手段,它能准确且迅速地测出构造应力。

地形变测量则是以构造应力引发的地壳形变为依据,尽管这种形变表现得十分缓慢,但只要经过长时间的精密测量,就可以判断出正在活动的构造应力。

例如,日本通过近六十年间全国三角点的水平变位,计算出各地的平均主应变,确定了构造应力状态,并在活动断层两侧观测其相对运动。

目前,我国已广泛采用地形变测量作为监测地震的手段之一。

研究现今构造应力不仅能为地震预报和工程地质等领域提供科学依据,同时在研究地壳运动方面也具有重要意义。

古构造应力是指地质时期作用于地壳岩石的构造应力。

地壳自形成以来,经历了漫长的地质时期,古构造应力的变化过程复杂,它的形成过程并非一成不变。

有时地应力分布均衡,地壳相对稳定;有时地应力平衡破坏,非均匀应变导致地壳的运动和变形,从而形成地史上的构造运动。

岩石越古老,经历的构造运动越多,所受古构造应力也越复杂。

第三章 构造研究中的应力分析基础

第三章 构造研究中的应力分析基础

2.三轴应力状态 .
一般利用与三个主应力轴分别平行的三对特殊 截面上的应力状态来分析三轴应力状态。实际上是 把三轴状态转化为双轴状态。
最大剪应力作用面
2 3 3
1
1
3 2 1 2
三轴应力状态立体图及其二维应力莫尔圆
在三轴应力 状态下,最 大剪应力仍 作用在与最 大主应力轴 σ1呈45 °和 135 ° 的截面 上。
τ xy = τ yx ,τ xz = τ zx ,τ yz = τ zy
σ 1 σ2 σ3
主应力(principal stress):无剪切应力切面上的正应力。 主应力(principal stress):无剪切应力切面上的正应力。 二维上记做σ1和 σ2(代数值 σ1 >σ2); 三维时则为σ1>σ2 > σ3 主应力的方向称为该点 应力主方向(principal stress directions) :主应力的方向称为该点 的应力主方向。 的应力主方向。 三维情况下, 应力主平面(principal planes of stress) :三维情况下,与主应力 方向垂直的切面,或是任意两个应力主方向确定的平面。 方向垂直的切面,或是任意两个应力主方向确定的平面。
左图中应力矢量均为压性,即他们的法向分量均为压性。根据习惯, 这种矢量均画成向内指向椭圆的中心,右图为张应力状态的应力椭圆。
应力椭圆:二维情况下,平面某点各方向应力矢量形成的椭圆, 应力椭圆:二维情况下,平面某点各方向应力矢量形成的椭圆, 其长短轴分别为该点的最大和最小应力(主应力)。 其长短轴分别为该点的最大和最小应力(主应力)。 应力椭球:三维情况下,某点各方向应力矢量形成的椭球,其 应力椭球:三维情况下,某点各方向应力矢量形成的椭球, 三轴代表该点的主应力。 三轴代表该点的主应力。

构造应力场研究进展

构造应力场研究进展
震的预测工作 , 这应该是未来构造应力场研究的方向之一。
参考文献
[1 曾联 渡 ,漆 家福 . 用 岩石磁 组 构恢 复 沉积盆 地 古构造 应 力场方 1 利 法 的探 讨 .石 油 实验 地质 ,20 ,2 6) 0 7 9( 【 单 家增 等 ,古应 力 场定 量研 究 的光 弹物 理模 拟 实验 法 , 石 油勘 2 】
f 收稿 日期 :2 1 - 4 2 0 0 一 — 7) 0 硕 士 生 ,携 追地质 学 专业。

2…确 碍 1 r ~ 琏 Q l 年鲜 期 7
学 术 研 讨
构 造应 力 场 研 究 进 展
商 琳
(中国 石 油 大 学< 东> 球 科 学 系 ) 华 地 摘 要 构造应力场是沉积盆地成盆、成烃和成藏的主要动力 ,对盆地 及其 内部构造 和油气矿产资源的形成演化起 重要 的控 制作 用 本文套 绍了近年 来国内外用于研 究构造应 力场 的几种方法 ,探讨 了采来发展的方向
f1 王喜 双 里木盆 地构 造应 力场 的数 值模 拟及 其对 油气 聚集的 意 1】 塔 义 , 地震 地质 。19 ,2 f 99 13 ) [ 】 谭成 轩 ,王 连捷 . 1 2 三维 构造应 力场数 值模 拟在含 油气盆地 构造 裂 缝 分析 中应 用初探 , 地球 学报 .19 ,2 4 99 0( ) 【3 沈 国华 . 限元 数值 模拟 方 法在 构 造袋缝 预 测 中的 应 用 , 油 气 1】 有 地 质与 采收 率 .20 ,1( 08 5 ) 4 作者简介 商琳 ( 97 18一),中 国石油 大学 ( 东 1 球科 学 系在读 华 地
关蜓谪 构造应力场 光 弹模 拟 实验 岩 石各 向异 性 共轭剪节理 系
1 利用岩石磁纽构 恢复沉 积盆地古构造应力场方法的探讨
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构造应力:地壳构造运动在岩体中引起的应力。

1)一般情况下地壳以水平挤压运动为主。

所以,构造应力主要是水平压应力;2)构造应力分布很不均匀,主应力的大小和方向往往变化很大;3)岩体中的构造应力有明显的方向性,通常,σ2 ≠σ3;4)岩体中的构造应力普遍存在如下规律:最大水平应力>最小水平应力 >垂直应力;5)构造应力在坚硬岩层中出现一般较普遍。

复合式衬砌指的是分内外两层先后施作的隧道衬砌。

在坑道开挖后,先及时施作与围岩密贴的外层柔性支护(一般为喷锚支护),也称初期支护,容许围岩产生一定的变形,而又不致于造成松动压力的过度变形。

待围岩变形基本稳定以后再施作内层衬砌(一般是模筑的),也称二次支护。

两层衬砌之间,根据需要设置防水层,也可灌筑防水混凝土内层衬砌而不做防水层。

地铁:the subway 火车:train 动车:bullet train 隧道:tunnel福建的典型土壤是红壤和赤红壤,土壤脱硅富铝化作用和生物物质循环均较活跃,风化淋溶强烈,铁的游离度较高,使得土壤呈现红色。

由于它的土壤状况良好,而且又有着温和的气候,是一个水果之乡,由于红壤属于酸性土壤,适合种植茶叶,所以茶叶是福建的传统特色产品,茶叶总产居全国第一,乌龙茶就是在福建栽培出来的。

上海地区土壤其酸碱性质多为中偏碱性,其中强碱性土壤分布在东部沿海新垦区,面积约占0.93%酸性土壤仅在上海西部残丘和洼地有零星分布,面积仅占0.07‰绝大部分地域的土壤PH值约在7.0-8.5之间,这类土壤面积约占80.2%多分布在上海的中西部地区。

读研原因(reasons for my choice)There are several reasons.I have been deeply impressed by the academic atmosphere when I came here last summer.In my opinion,as one of the most famous ******in our country,it provides people with enough room to get further enrichment.This is the first reason.The second one is I am long for doing research in ******throughout my life. 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Such as Longmen grotto,one of the three grottoes in china and white horse temple,being regarded as the cradle of Chinese Buddhism.Luoyang peony is world-famous. Every year,many tourists travel to Luoyang to see the beauty of peony. The people in my hometown are friendly,they welcome the travelers from all over the world.I like my hometown very much.我的家庭(about family)There are four members in my family;My parents,my cute cat of 9 years old and me.My father is a technician in the Fujian TV Station.He often goes out on business.So most of the housework is done by my industrious mom.Climbing at weekends is our common interest.The fresh air and natural beauty can help us get rid of tiredness.They can strengthen our relation,too.During my preparing for coming here,my parents'love and support have always been my power.And I hope in future I will be able to repay them.我的大学(about university)**********University is the oldest one in the province. 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