岩石物理学基础PDF电子书下载

第1章 固体力学基础 1

1.1应力 1

1.1.1应力矢量 1

1.1.2一点的应力状态，应力张量的引入 1

1.1.3主应力，应力张量不变量 4

1.1.4 Mohr圆 6

1.1.5地质应力 15

1.2应变 21

1.2.1位移，变形，应变和应变率的概念 21

1.2.2体积应变 25

1.3屈服条件 25

1.3.1屈服条件的概念 25

1.3.2应力张量的分解及应力偏量 27

1.3.3屈服准则 30

1.4材料的本构关系 34

1.4.1弹性应力-应变关系 35

1.4.2塑性应力-应变关系 39

1.4.3静水压实验 46

1.4.4岩石典型的应力-应变曲线 48

1.4.5计及应变率影响的材料本构关系 51

第2章 岩石力学实验设备及实验方法 60

2.1试验机 60

2.1.1概论 60

2.1.2试验机的刚度与岩样的可控破裂 63

2.1.3影响试验机刚度的主要因素 67

2.1.4伺服控制试验机 69

2.2三轴压缩实验设备 69

2.2.1围压容器 69

2.2.2高压的产生 72

2.3岩石静力学的实验方法和结果 72

2.4应力路径 78

2.4.1加载与卸载 78

2.4.2加载方式及比例加载 81

2.4.3加载面 82

2.5岩石动态实验方法 84

2.5.1岩石动力学性质 86

2.5.2研究岩石动力学性质的方法 87

2.5.3分段式霍普金森压杆 87

2.6岩石动力学实验在地学中的应用 90

2.6.1在油田中的应用 90

2.6.2在煤田和冲击破岩中的应用 94

2.6.3岩石动态力学性能的实验结果 94

2.6.4岩体的动力强度指标 96

第3章 岩石的强度 98

3.1 Mohr-Coulomb（M-C）强度理论 98

3.1.1岩石的破裂类型 98

3.1.2 M-C破裂准则 101

3.1.3平面应力状态下的破裂问题 104

3.2幂函数型岩石强度准则 107

3.2.1幂函数型岩石强度准则的表达形式及特点 107

3.2.2实验类型及方法 108

3.3 Hoek-Brown准则 109

3.3.1 Hoek-Brown准则 109

3.3.2满足广义H-B准则的岩体M-C强度参数 111

3.4平面Griffith准则 119

3.4.1有张力作用的情况 119

3.4.2有推压力作用的情况 121

3.5影响岩石强度和破坏的因素 125

3.5.1应力状态指数 125

3.5.2强度与围压的关系 130

3.5.3强度与温度的关系 131

3.5.4强度与应变率和样品大小的关系 133

3.5.5影响岩体或岩石变形的因素 135

第4章 岩石的摩擦和黏滑 144

4.1岩石的摩擦 144

4.1.1岩石的摩擦实验 145

4.1.2 Byerlee定律 149

4.1.3 Byerlee定律与Coulomb准则的比较 151

4.1.4 Coulomb准则和Byerlee定律的应用 154

4.2岩石的黏滑 158

4.2.1摩擦滑动的两种形式 158

4.2.2黏滑 159

4.2.3影响黏滑的因素 160

4.2.4地震和弹簧滑块模型 163

4.3地震和摩擦律 165

4.3.1岩石摩擦的本构定律 166

4.3.2地震耦合与地震类型 172

4.3.3摩擦律的复杂性及地震机理研究中未解决的问题 176

4.4动摩擦实验研究 179

4.4.1地震局部剪切滑动带 179

4.4.2动摩擦实验 180

4.4.3地震滑动时断层的弱化和生热 185

4.4.4地震断层熔化润滑的天然和实验证据 186

4.4.5滑动速度接近地震速率时石英岩中的摩擦 191

第5章 岩石中的应力腐蚀 204

5.1孔隙压力与有效应力定律 204

5.1.1孔隙压力Pp （Pore-Pressure） 204

5.1.2有效应力定律 206

5.1.3孔隙压力对岩石强度的影响 208

5.2达西（Darcy）定律 213

5.2.1 Darcy定律 213

5.2.2扩散方程 216

5.2.3扩散方程的特征时间 219

5.3影响岩石渗透率的因素 221

5.3.1岩石的渗透率 221

5.3.2渗透率随压力的变化 222

5.3.3岩石的渗透系数随温度的变化 223

5.4流体输运模型——等效管道模型 225

5.5孔隙流体对断裂的影响 226

5.5.1孔隙流体的力学作用——致稳作用 227

5.5.2孔隙流体的表面化学作用 230

第6章 地壳及上地幔顶部的偏应力状态 243

6.1岩石圈和软流圈 244

6.1.1地球形状的观测 244

6.1.2地壳均衡 244

6.2实地应力测量 246

6.2.1地质学方法 246

6.2.2地震的震源机制 246

6.2.3剪切生热与断层应力状态 248

6.2.4应力测量结果 250

6.3由岩体强度推断地壳应力状态的范围 253

6.3.1岩石的脆性破裂强度 253

6.3.2岩石的摩擦强度 253

6.3.3岩石的流动 256

第7章 声学方法在岩石力学中的应用 259

7.1弹性波速的测量 259

7.1.1有界弹性介质中波的传播 259

7.1.2波速的测量方法 260

7.2岩石中弹性波衰减的测量 267

7.2.1应力循环测Q 268

7.2.2自由衰减测Q 271

7.2.3共振法测Q 274

7.2.4频谱振幅比法测Q 276

第8章 岩石依赖于时间的效应 282

8.1时间效应的概述 282

8.2岩石的蠕变 285

8.2.1理想弹性元件——弹簧 286

8.2.2黏性元件——牛顿流体或阻尼器 286

8.2.3黏弹性体——Maxwell模型 287

8.2.4 Voigt模型——开尔文模型 290

8.2.5普遍化Voigt模型 292

8.2.6 Burgers模型 292

8.2.7岩石的弯曲蠕变模型 293

8.3时温对应原理及叠合曲线 294

8.3.1材料的模量-时间曲线 294

8.3.2 WLF方程 296

8.3.3时温等效作图法 298

8.4岩石时温对应关系 300

8.4.1饱和多孔岩石弛豫衰减的时温等效性 300

8.4.2花岗岩蠕变柔量（松弛模量）的时温等效性 304

8.4.3岩石移位因子参数的确定 305

8.4.4时温等效原理应用范围的讨论及其拓展 307

第9章 岩石的其他特性 309

9.1岩石的磁性 309

9.1.1地磁要素 309

9.1.2岩石的磁性 310

9.1.3地磁场的历史和古地磁学 312

9.1.4古地磁场和有关地磁参数的确定 313

9.1.5古地磁学在地学中的应用实例 314

9.2岩石的电学性质 331

9.2.1岩石的电阻率、视电阻率和介电常数 331

9.2.2岩石电学性质的应用 335

9.2.3岩石电磁特性的应用 337

9.3岩石的热学性质 339

9.3.1热传导方程 339

9.3.2岩石的比热、导热率和热膨胀系数 340