地质学中的物理过程PDF电子书下载

目录 1

第一部分　弯曲 1

第一章　求解地质学中力学问题的方法 1

引言 1

解释物理过程所需要的分析工具 4

力学 4

力矩和力的平衡 5

力 5

牛顿定律 5

应力和应变 6

流变学 7

线性流变模式——弹性、塑性和粘滞性 8

线性流变模式的组合 9

宾汉模式 10

普兰特模式 11

开尔文和马克斯威尔模式 11

高阶流变模式 12

边界条件 13

第一章　引用的参考文献 16

第二章　犹他州的亨利山中的岩盖 18

引言 18

亨利山 19

区域背景 19

吉尔伯特关于理想岩盖的概念 20

吉尔伯特对岩盖规模的力学分析 20

岩盖上面地层的弯曲 23

根据粱和板理论的分析 24

内力和弯矩 25

符号规定 26

弯矩的意义 26

隔离体图 26

承受分布荷载的梁的力和力矩 31

弯矩和弹性构件曲率之间的近似关系 32

岩盖岩浆引起的顶盖层挠曲形式的数学表达式 37

亨利山缺少小岩盖的原因 42

亨利山岩盖尺寸取决于地层位置的解释 43

第二章引用的参考文献 45

第三章　阿巴拉契亚山脉中的褶皱列 46

引言 46

阿巴拉契亚山脉的褶皱 47

问题 48

威利斯关于阿巴拉契亚褶皱的理论分析 49

轴向承载的无约束构件 50

褶皱列形式的数学表达 50

轴向承载的约束构件 56

剪力和初始挠度对屈曲的影响 60

贝利褶皱 60

剪力对弯曲的影响 62

初始倾角对褶皱的影响 68

式验 68

阿巴拉契亚山脉的初始倾角 69

单个初始挠曲 69

扭曲的构件 74

理论解释 76

概括 78

第三章引用的参考文献 79

关于褶皱的其它参考文献 80

第四章　单岩层褶皱 83

引言 83

弹性介质中的单个承压构件的褶皱 85

数学问题的表达公式 85

对褶皱的石英岩脉复查 88

有限厚度的软约束介质的影响 91

层理对地层易弯曲性的影响 94

重力对承压构件的褶皱波长的影响 97

承压岩层的概念 100

肠状褶皱——大挠度 101

形成肠状褶皱的途径 102

弹性线 102

肠状褶皱的实际形状和理论形状之间的关系 106

第四章引用的参考文献 107

第五章　理论基础：应力、应变和弹性常数 109

应力 109

内力 109

应力的概念 109

作为向量的应力 110

不同方向平面上的应力 111

关于九个应力分量的讨论 113

应力的表示 113

应力的符号 114

应变 115

位移和应变 115

应变的概念 116

位移分量和无限小应变 117

移动 117

转动 117

伸长和缩短 118

剪切 118

有限应变 121

应变的叠加 123

弹性常数和应力-应变关系 124

杨氏模量和泊松比 124

法向应力和法向应变之间的关系 125

某些地球物质的杨氏模量和泊松比 125

刚性模量 128

平面应力和平面应变——重要的特殊情况 131

平面应力 131

平面应变 132

粱和板弯曲之间的差别 135

第五章引用的参考文献 136

第六章　犹他州莫阿布附近卡尔梅尔组中褶皱的发展 137

犹他州莫阿布附近的褶皱 137

卡尔梅尔组褶皱时的条件 137

软材料和硬材料互层的比奥屈曲理论 138

岩石序列的理想化 138

多层构造的挠度微分方程 139

理论解释 139

多层构造的弹性常数 143

对假定的评论 146

有刚性边界约束的多层构造的屈曲 148

理论褶皱与卡尔梅尔组褶皱的比较 153

第六章引用的参考文献 154

第七章　理论基础：弹性和粘滞性理论的介绍 155

引言 155

用应力表示的平衡方程 155

二维问题的相容方程 157

弹性体平面应力状态的相容方程 158

弹性体平面应变状态的相容方程 159

艾里应力函数 159

无限厚弹性介质对位于它表面上的岩层褶皱的反作用 161

问题的提出 161

选择应力函数 161

计算任意常数 163

推导位移 164

分布载荷和位移之间的关系 166

有限厚软介质对埋于其中岩层褶皱的反作用 166

问题的提出 166

映象方法 167

确定应力和位移 167

牛顿粘滞性体的流变方程 170

应变率 170

法向应力和法向应变率之间的关系 171

粘滞性系数 171

某些弹性和粘滞性问题解的同一性 173

埋在软粘滞介质中的坚固的粘滞体的褶皱 174

粘滞性构件的弯曲阻力 175

粘滞性介质的阻力 176

褶皱的波长 178

弹性和粘滞性褶皱之间的相似性和差别 181

第七章引用的参考文献 182

褶皱形状 183

第八章　加利福尼亚旧金山弗朗西斯科组燧石和页岩互层的褶皱 183

褶皱期间燧石和页岩的性质 185

形状分析 185

单个塑性层的屈曲 186

屈服 186

屈服强度 187

转枢和直翼的形成 188

塑性失稳 190

粘塑性、伪塑性及非线弹性板条的屈曲 190

弗朗西斯科褶皱的重新研究 194

层状材料中枢线的形成 196

实验室内的折曲带 197

折曲带取向的分析 201

折曲带和同轴褶皱 205

第八章引用的参考文献 207

盆地和山岭断裂期间的条件模式 209

廷伯尔山破火山口附近的断层 209

第二部分　断层，节理和岩脉型式 209

第九章 内华达州廷伯尔山破火山口处的断层图象 209

安德森断裂理论 210

任意平面上的应力 210

二维莫尔圆 212

由安德森理论导出的断层取向 214

廷伯尔山破火山口附近断层图象的分析 217

第九章引用的参考文献 219

弗莱切尔采石场 220

第十章　花岗岩中席状构造的形成 220

席状构造 220

弗莱切尔采石场内席状破裂的特点 221

席状破裂的长度 222

席状破裂的终止 223

岩席的厚度 224

切姆斯福花岗岩中的微破裂 225

席状破裂的成因 227

空洞和裂隙周围的应力集中 229

格里菲斯破裂理论 229

圆孔 230

椭圆孔 231

应变能和表面能 232

弗莱切尔采石场内席状破裂长度的分析 234

初始受应力的弹性体的应力-应变关系 234

席状破裂的深度和长度间的关系 235

张开微裂隙的可能成因 238

地表附近岩席的屈曲 238

弗莱切尔采石场岩席厚度的分析 239

理论说明：脆弹性体内破裂的扩展 241

格里菲斯体 241

拉张 241

压缩 243

第十章引用的参考文献 246

第十一章　科罗拉多州西班牙峰的岩脉型式 247

西班牙峰地区 247

岩脉山放射状岩脉型式的可能成因 248

岩脉山 248

岩株和放射状岩脉群 248

岩脉型式与岩株的理论关系 249

问题简介 249

极坐标中的平衡方程 249

极坐标中的协调方程 250

含有受压孔的无限平板中的应力 252

岩脉山的理论和实际岩脉型式的比较 255

东、西西班牙峰 256

地质背景 256

奥迪法 257

镜像法 258

无限平板中的两个受压圆孔 258

西班牙峰地区理论和实际岩脉型式的比较 259

第十一章引用的参考文献 262

有关破裂，成脉作用，节理和断裂的其他参考文献 262

引言 266

第十二章　泥石流沉积的形成 266

第三部分　冰、熔岩和岩屑的流动 266

泥石流沉积的特征 267

泥石流的运动 269

加利福尼亚赖特伍德泥石流 269

亚利桑那帕克泥石流 273

泥石流、熔岩流和冰川沉积物的相似性 273

鼻的纵剖面形状 274

砂楔实验 274

塑性材料鼻的理论剖面 277

理论和实际鼻的比较 279

第十二章引用的参考文献 282

第十三章　泥石流对砾石和块体的搬运 283

搬运机制 283

塑性体中球的沉降 284

问题的简化 284

应力方程 285

描述刚塑性体平面应变的方程 285

平衡方程 287

刚塑性体内的速度方程 288

刚塑性体的承载能力 290

球的淹没深度和塑性强度的关系 296

考虑到三维条件和塑性体浮力后的修正 296

理论和实验的比较 298

苏波里斯峡谷冲积扇上块体和砾石的搬运 299

有关土力学和塑性理论方面的参考文献 302

第十三章引用的参考文献 302

第十四章　岩屑、冰和熔岩的流变性质 305

河道内的泥石流 305

圆形河道粘度计 306

半圆形河道内宾汉体的流动 306

半圆形河道内高岭土-砂泥浆的速度剖面 309

无限宽河道内流动的速度剖面 310

测定非圆形河道中的泥石流强度和粘度的简化方法 311

加利福尼亚赖特伍德天然泥石流的性质 314

解的含意和实验 316

半圆形河道内牛顿和伪塑性体的速度剖面 318

拟合模式评述 319

夏威夷麦克普希火山口内熔岩的粘度和强度 320

旋转粘度计理论 321

上述解在测量熔岩性质的仪器上的应用 323

玄武熔岩的粘度和强度 324

格伦的冰柱实验 325

加拿大艾伯塔萨斯喀切温冰川的速度和流变性 326

萨斯喀切温冰川 326

冰舌的表面速度 327

冰内的速度 328

冰的流变模式 328

玄武熔岩、冰川的冰及岩屑性质的比较 329

第十四章引用的参考文献 330

第十五章 U型山谷 332

引言 332

纳维-斯托克斯方程 333

矩形河道内牛顿体的流动 333

计算流动的方法 335

泊松和拉普拉斯方程 336

分离变量法 336

镜像法 337

富里叶级数 338

富里叶系数的计算 340

两维宾汉体 341

宾汉体在矩形河道内的流动 341

速度分布 341

剪应力分布 343

停滞区 343

速度分布 346

岩屑在三角形河道中的流动 348

侧向沉积的形成 350

U型冰川谷 352

第十五章引用的参考文献 353

结束语 354