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 3.1 应力 力的分解与合成示意图 P Py Px P P1 P2 3.1 应力 3.1.1 外力和内力 外力：研究对象以外的物体对被研究物体施加的作用 力 内力：由外力作用引起的物体内部各部分之间的相互 作用力 外力 面力 -接触力 体力 -非接触力 内力 固有内力 附加内力 规定：物体不受外力作用时，其内力为零；物体受外力作用 时，其附加内力简称内力。 P1 P2 P1 P2 3.1.2 应力 即作用于单位面积上的内力。 正应力 垂 直于作用面； 剪应力 平 行于作用面。 国际单位：帕斯卡（ Pa） 压应力 张应力 正剪应力 负剪应力 正应力可为压 应力，也可为 张应力；地质 上以压应力为 正，张应力为 负。 剪应力：地质 上以逆时针转 动为正，以顺 时针转动为负 3.1.3 应力分量 直角坐标系中取正六面 单元体，当三对相互正交 切面 无限靠拢至一点时可 视为 点的应力状态 ； 无限 小的 每一切面之应力均可 分解与 坐标相关的正应力 和剪应力 共 9个 应力分量 ； 数学及力学证明，其中的 剪应力互等 ，则过一点的 三个正交切面上（与切面 垂直者）的 应力分量 只有 6个且决定了该点的应力 状态 （参教材：图 ）。 3.1.4 主应力、主方向、主平面 当剪应力（ ）分量为 0时，此时的正应力称为 主应力 ，以 、 、 来表示， 。 主应力方向称为应力 主方向 ； 主应力对应截面称为 主平面 。 昆仑山口西地表破裂带的挤压上隆脊 库赛湖震中附近的地表垂直位移 4m 昆仑山口西 1km处地表左旋水平位移与张裂 1.3 m 3.1.5 应力状态 当 3个主应力中有两个为 0时称为 单轴应力状态 1 2 3 0，单轴压缩； 1 2 0 3，单 轴拉伸。 当 1个主应力为 0时，称为 双轴应力 或 平面应力状 态 1 2 3 0，双轴压缩； 1 2 0 3 ，其 中 2 0 且为直立状态时则可称为平面应力状态 。 当 3个主应力都不为 0时称为 三轴应力状态 （ 123） ； 当 1= 2 = 3时，称为 均压状态 （仅有体积变 化，无形状变化）。 3.1.6 应力椭球 即以三个应力主轴为半径作出的椭球体 3.2 应力场 3.2.1 基本概念 应力场 ：物体内个点的应力状态在物体占据的空 间内组成的总体。 地应力：地壳岩石中存在的应力。 构造应力场 非构造应力场（局部失稳） 均匀应力场 非均匀应力场（空洞） 定常应力场 非定常应力场（突发 /地震） 古应力场 现今应力场（进行时） 3.2.2 应力场的图示 通常用主应力迹线和主 应力等值线，最大剪应 力迹线和最大剪应力等 值线来表示 应力迹线 ：指某种应力 方向的变化线 3.2.3 应力场的扰动与应力集中现象 应力场的扰动 ：由于岩块或地块内部的局 部不均匀性和不连续性等，造成应力场的 局部变化的现象。 应力集中 ：当接触面积与物体边界面积相 比量级很小时，应力可简化为集中力的现 象。 构造地震：岩石脆性断裂 地震预报的基本任务之一就是确定地壳中应力 集中的区域