成都理工大学(01岩石的变形与破坏)

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1、1岩岩 体体 力力 学学1.1.岩石的变形及强度岩石的变形及强度主讲主讲 林锋林锋 21. 岩石的变形及强度岩石的变形及强度 1.1 1.1 岩石的物理性质岩石的物理性质 1.2 1.2 岩石单向受压下的变形与强度岩石单向受压下的变形与强度 1.3 1.3 岩石变形及强度影响因素分析岩石变形及强度影响因素分析 1.4 1.4 岩石的流变特性岩石的流变特性31.1 岩石的物理性质岩石的物理性质 1.1.1 1.1.1 岩石岩石 岩石是组成地壳的基本物质，由各种造岩矿物岩石是组成地壳的基本物质，由各种造岩矿物或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。或岩屑在地质作用下按照一定规律组合而成的。 构成

2、岩石的矿物称为构成岩石的矿物称为造岩矿物：正长石、斜长造岩矿物：正长石、斜长石、石英、黑云母，白云母、辉石、橄榄石、方解石、石英、黑云母，白云母、辉石、橄榄石、方解石、白云石、高岭石、赤铁矿等。石、白云石、高岭石、赤铁矿等。 不同矿物，其抗风化、抗变形破坏能力不同。不同矿物，其抗风化、抗变形破坏能力不同。 岩石按照成因岩石按照成因：岩浆岩、沉积岩和变质岩。：岩浆岩、沉积岩和变质岩。 不同成因类型岩石，其主要造岩矿物不同。不同成因类型岩石，其主要造岩矿物不同。41.1.1 岩石岩石深成岩深成岩浅成岩浅成岩喷出岩喷出岩 （1 1）岩浆岩）岩浆岩 由岩浆冷凝而成的岩石由岩浆冷凝而成的岩石。在地在地表

3、以下冷凝的称为表以下冷凝的称为侵入岩侵入岩，按照距，按照距离地表深浅分为离地表深浅分为深成岩和浅成岩深成岩和浅成岩；喷出地表冷凝的称为喷出地表冷凝的称为喷出岩，可以喷出岩，可以分为熔岩和火山碎屑岩两类分为熔岩和火山碎屑岩两类。 岩浆岩以一定形态的岩体产出，岩浆岩以一定形态的岩体产出，并在一定的地质环境及物理化学条并在一定的地质环境及物理化学条件下形成。件下形成。 岩浆岩的产状岩浆岩的产状主要指岩体的形主要指岩体的形态、大小、和围岩的接触关系等，态、大小、和围岩的接触关系等，如如岩基、岩株、岩盘、岩脉；以及岩基、岩株、岩盘、岩脉；以及熔岩被、熔岩流、溶岩锥、碎屑锥、熔岩被、熔岩流、溶岩锥、碎屑锥

4、、混合锥等混合锥等。 5 （1 1）岩浆岩）岩浆岩 绝大多数岩浆岩由结晶矿物组成，绝大多数岩浆岩由结晶矿物组成，常见的造岩矿物不常见的造岩矿物不过二十种，过二十种，根据化学成分，可以分为：根据化学成分，可以分为： 硅铝矿物硅铝矿物：SiOSiO2 2和和AlAl2 2O O3 3较高，不含较高，不含FeOFeO、MgOMgO，包括，包括石英类、长石类及似长石类，由于颜色较浅，又称为浅色石英类、长石类及似长石类，由于颜色较浅，又称为浅色和淡色矿物。和淡色矿物。 铁镁矿物铁镁矿物：FeOFeO和和MgOMgO的含量较高，的含量较高，SiOSiO2 2的含量较低，的含量较低，包括橄榄石类，辉石类，角

5、闪石类及黑云母类，由于颜色包括橄榄石类，辉石类，角闪石类及黑云母类，由于颜色较深，也称为深色矿物或暗色矿物。较深，也称为深色矿物或暗色矿物。 按照按照造岩矿物在岩浆岩中的含量和分类中的作用造岩矿物在岩浆岩中的含量和分类中的作用，可，可以分为：以分为：主要矿物、次要矿物和副矿物主要矿物、次要矿物和副矿物三类。三类。1.1.1 岩石岩石6 （1 1）岩浆岩）岩浆岩 岩浆岩的分类方案有很多，这里介绍常见的一种。即岩浆岩的分类方案有很多，这里介绍常见的一种。即 根据岩石化学成分中的酸度（根据岩石化学成分中的酸度（SiOSiO2 2的重量百分比）和碱度的重量百分比）和碱度相对大小进行分类，可以分为如下相

6、对大小进行分类，可以分为如下4 4类：类： 超基性岩：超基性岩：SiOSiO2 245%45%，如纯橄榄岩、辉石岩，如纯橄榄岩、辉石岩 基性岩：基性岩：SiOSiO2 2 454553%53%，辉长岩，辉绿岩，玄武岩，辉长岩，辉绿岩，玄武岩 中性盐：中性盐：SiOSiO2 2 535366%66%，闪长岩，安山岩，正长岩，闪长岩，安山岩，正长岩 酸性岩：酸性岩：SiOSiO2 266%66%，花岗岩，流纹岩。，花岗岩，流纹岩。 每大类再根据碱度大小进一步划分为每大类再根据碱度大小进一步划分为 钙碱性、碱性钙碱性、碱性和过碱性和过碱性。1.1.1 岩石岩石7 （2 2）沉积岩沉积岩 由母岩（岩浆

7、岩、变质岩和沉积岩）在地表经风化、由母岩（岩浆岩、变质岩和沉积岩）在地表经风化、剥蚀而产生的物质，通过搬运、沉积和固结作用而形成的岩剥蚀而产生的物质，通过搬运、沉积和固结作用而形成的岩石。石。沉积岩由颗粒和胶结物组成沉积岩由颗粒和胶结物组成。颗粒颗粒包括不同形状和大小包括不同形状和大小的岩屑及不同矿物，的岩屑及不同矿物，胶结物有胶结物有泥质、钙质、铁质和硅质等。泥质、钙质、铁质和硅质等。 根据成因分为根据成因分为碎屑沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩碎屑沉积岩、化学沉积岩和生物沉积岩。 由于沉积环境的影响，沉积岩具有层理构造。由于沉积环境的影响，沉积岩具有层理构造。 沉积岩根据沉积岩根据层的厚度层

8、的厚度可以划分为：可以划分为： 0.2cm,0.2cm,微细层；微细层； 0.20.22cm,2cm,片状层；片状层；2 210cm,10cm,薄层；薄层； 101050cm,50cm,中厚层；中厚层；5050100cm,100cm,厚层；厚层；100cm,100cm,巨厚层。巨厚层。 层理按形成条件和原因分：层理按形成条件和原因分： 水平层理，波状层理，交错层理。水平层理，波状层理，交错层理。1.1 1.1 岩石的物理性质岩石的物理性质 8 （3 3） 变质岩变质岩 母岩母岩( (岩浆岩、沉积岩、变质岩岩浆岩、沉积岩、变质岩) ) 在地壳中受在地壳中受到到高温、高压及化学活动性流体高温、高压

9、及化学活动性流体的影响下发生变质的影响下发生变质而形成的岩石。固态的岩石在地球内部的而形成的岩石。固态的岩石在地球内部的压力压力和和温温度度作用下，发生作用下，发生物质成分的迁移物质成分的迁移和和重结晶，形成新重结晶，形成新的矿物组合的矿物组合。同时。同时岩石的结构、构造岩石的结构、构造也要变化。但也要变化。但一般情况下，仍然保持着原岩产状。一般情况下，仍然保持着原岩产状。 变质岩是组成地壳的主要成分之一，一般是在变质岩是组成地壳的主要成分之一，一般是在地下深处的高温（大于地下深处的高温（大于150150）高压下产生的，后）高压下产生的，后来由于来由于地壳运动地壳运动而出露地表。而出露地表。

10、一般变质岩分为两大类，一类是一般变质岩分为两大类，一类是正变质岩，正变质岩，由由岩浆岩经变质作用岩浆岩经变质作用形成；另一类是形成；另一类是副变质岩，由沉副变质岩，由沉积岩经变质作用形成。积岩经变质作用形成。 1.1 1.1 岩石的物理性质岩石的物理性质 9 变质岩变质岩 大面积变质的岩石为大面积变质的岩石为区域性的区域性的，但也有，但也有局部性的局部性的。其中其中局部性的如果是因为岩浆涌出造成周围岩石的变质局部性的如果是因为岩浆涌出造成周围岩石的变质称为称为接触变质岩接触变质岩；如果是因为地壳构造错动造成的岩石；如果是因为地壳构造错动造成的岩石变质为变质为动力变质岩动力变质岩。 岩受变质作用

11、的程度不同，变质情况也不同，一般岩受变质作用的程度不同，变质情况也不同，一般分为分为低级变质、中级和高级变质低级变质、中级和高级变质。变质级别越高，变质。变质级别越高，变质程度越深。如程度越深。如沉积岩粘土质岩石沉积岩粘土质岩石在低级作用下，形成在低级作用下，形成板板岩岩；在中级变质时形成；在中级变质时形成云母片岩云母片岩；在高级变质作用下形；在高级变质作用下形成成片麻岩片麻岩。 变质岩的变质岩的主要特征主要特征是这类岩石大多数具有是这类岩石大多数具有结晶结构、结晶结构、定向构造定向构造( (如片理、片麻理等如片理、片麻理等) )和由变质作用形成的和由变质作用形成的特征特征变质矿物变质岩力学性