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岩石变形的时间因素 | |
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应变速率的影响
一般应变速率的降低,使材料的屈服极限降低,变成韧性。岩石的应变既有快速冲击时的变形,如陨石的碰撞或地震的发生,但更经常的是长期而缓慢的变形。对美国西部圣安德列斯断裂带及欧洲阿尔卑斯山的变形速率的估计,都在10-12/S到10-14/S左右。岩石在这种缓慢的应变速率下,都表现出韧性的特点。
赫德(1963)对大理岩在不同应变速率下的实验说明,随着应变速率的降低,岩石的屈服应力显著降低(下图)。在初始的弹性变形后,是相当长时期的具应变硬化的塑性流动。在最缓慢的应变速率下(3.3×10-8/S),岩石接近于完全塑性,不再增加应力而可以继续变形。但这个应变速率也比代表性的地质应变速率要低得多。为了把这些实验结果外推,应用于地质应变速率下,赫德用提高变形时的温度来获得相当于降低应变速率的效应,得到模拟的地质应变速率条件。此时耶鲁大理岩在300°C时的基本强度仅7-50MPa,其大小随主应力轴和原始各向异性的定向而变化。超过岩石屈服应力,岩石成稳态的粘性流动。
蠕变
在应力长期作用下,即使应力在常温常压的短期试验的屈服极限之下,岩石也会发生缓慢的永久变形,这种与时间相关的变形称为蠕变。
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关键字:岩石变形|时间因素|应变速率|蠕变| | |
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