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围压是指岩石的周围岩体对它施加的压力。在地下深处岩石的围压,主要是由上覆岩石的重量所致,常称为静岩压力。地壳岩石的围压随埋深的增加而增高,两者大体呈线性关系。非均匀的各向压缩能增强岩石的弹、韧性,并提髙岩石的强度。

定义

岩石在围压作用下力学性质的变化,已有不少实验结果。这些实验结果表明随着围压的提高,岩石逐渐从脆性过渡较为韧性。在温度不变的条件下,随着围压的提高,碳酸盐岩石的永久变形明显逐渐增大。硅酸盐岩石的弹性极限随围压的增大有较大幅度提髙,直到围压提高到数百兆帕时,仍然保持脆性的性质。花岗岩类在室温下到一吉帕左右才转化为韧性,石英岩等甚至在二吉帕时仍为脆性。上述实验情况对于矿物也是一样,如磁黄铁矿和闪锌矿,在室温24°C下,随着围压增加,矿物的弹性极限和抗压强度均相应提高了。围压增强对材料力学性质的影响与材料本身的物理性质有关。如白云岩和花岗岩相比,前者相对塑性;闪锌矿和磁黄铁矿相比,前者较为塑性,而原来较为塑性的材料,在围压影响下,其强度的提髙显然较原为脆性的材料要少。[1]

围压效应的原因

围压影响岩石力学性质的原因在于高围压下使晶体凝聚力增大,质点彼此接近,其晶格不易破坏,即不易发生断裂,只能滑移,故表现为塑性变形。

围压的作用

从von Karman (1911)首先用卡拉拉大理岩进行试验以来,人们对围压在取得岩石延性方面的作用(在有孔隙液体存在的情况下则是有效围压的作用)做了许多研究。为了证明岩石随压力增大由脆性向延性转变的特性,用大理岩在室温下试验,仍然是最方便的。实验结果表明随围压的增大,大理石的应力——应变曲线上出现的三种重要效应: ① 在围压超过大约20兆帕时,宏观破坏之前所达到的应变,增加得非常明显。这种从应变率只有分之几时就发生宏观破裂,到能承受更大量级分布应变的能力的变化,叫做脆性——延性转变

② 围压越高,应力——应变曲线的总水平也变得越高。

③应力一应变曲线上的应变值,有持续增大的趋势。因而,曲线斜度也愈来愈陡,即围压越大,应变——硬化的范围和程度也越大。 围压对于岩石性质的影响称为围压效应。[2]

參考資料