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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Q268

7.2.2自由衰减测Q271

7.2.3共振法测Q274

7.2.4频谱振幅比法测Q276

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