岩石的断裂方式

(一)岩石的强度

岩石在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度(strength)。同一岩石的强度极限值，在不同性质的应力作用下差别很大。在常温常压下，某些岩石的抗张强度、抗压强度和抗剪强度数值列于表3－1。从表3－1中可知，岩石的抗压强度大于抗剪强度(shear strength)和抗张强度(tensilestrength)。抗压强度(compressivestrength)约为抗张强度的30倍，为抗剪强度的10倍。

表3－1 一些岩石的强度极限

(二)张裂和剪裂

张裂和剪裂是岩石破裂的两种形式。

◎张裂(tension rupture)的产生取决于张应力的大小。当张应力达到或超过岩石抗张强度时，断裂便沿着垂直拉伸方向，即最小主应力轴的方向上发生(图3－16)。

图3－16 不同变形方式所形成的张裂面

◎剪裂(shear rupture)的产生取决于剪应力的大小。当剪应力达到或超过岩石抗剪强度时，就沿着与σ1、σ3均斜交的面上发生剪切破裂(图3－17)。

图3－17 不同变形方式所形成的剪裂面

由于岩石的力学表象不同，破裂的方式也就不同。在韧性材料中，当张应力达到强度极限时，材料开始出现细颈化现象，而后沿细颈处发生张裂。如图3－18a，断口呈半锥状，锥顶处材料被拉细而断，圆锥面则具剪裂特征而并非张裂性质。脆性材料在受拉张而破裂时，不出现细颈化现象，其断口属张裂性质(图3－18b)。

图3－18 不同性质材料的破裂表现

当岩石发生剪切破裂时，包含最大主应力轴σ1象限的共轭剪切破裂面之间的夹角称为共轭剪切破裂角。最大主应力轴σ1方向与剪切破裂面之间的夹角称为剪裂角。

从应力分析可知，两组最大剪应力作用面与最大主应力轴σ1或最小主应力轴σ3的夹角均为45°，二者之间的夹角为90°，其交线平行于中间主应力轴σ2。但从野外实地观察与室内实验来看，岩石内两组初始剪裂面的交角常以锐角指向最大主应力方向，即包含σ1的共轭剪切破裂角常小于90°，通常为60°左右，而剪裂角则小于45°。换言之，两组共轭剪裂面并不沿理论分析的最大剪应力作用面的方位发育。这个现象可以用库仑－莫尔强度理论来加以解释。

根据岩石实验，库仑剪切破裂准则认为:岩石抵抗剪切破坏的能力不仅同作用在截面上的剪应力有关，还与作用在该截面上的正应力有关。设产生剪切破裂的极限剪应力为，则可写成如下关系式:

构造地质学

式中:0是当σn=0时岩石的抗剪强度，在岩石力学中又称为内聚力，对于一种岩石而言是一常数σn是剪切面上的正应力，当σn为压应力时，σn为正值，将增大当σn为张应力时，σn为负值，将减小。μ为内摩擦系数，即为上述直线方程中直线的斜率，如以直线的倾角φ表示，则μ=tanφ，因此，式(3－17)可写成:

构造地质学

式(3－18)为库仑剪切破裂准则的关系式，式中的φ为岩石的内摩擦角。在σ－坐标的平面内，式(3－18)为两条直线(图3－19)，称为剪切破裂线，该线与极限应力圆的切点代表剪切破裂面的方位及其应力状态。显然，该切点并不代表最大剪应力作用面的截面，而是代表略小于最大剪应力的一个截面，其上的压应力值介于σ1与σ3之间，并接近σ3值。剪破裂线总是向着σ轴的负方向，即向张应力方向倾斜。这说明该截面上的剪应力值比最大剪应力值略小，但其上的压应力值却比最大剪应力面上的压应力值要小得多。因此，该截面阻碍剪裂发生的抵抗力也小很多，所以，在这个截面上最易产生剪切破裂。

图3－19 剪切破裂时的莫尔圆图解

从图3－19可知，当岩石发生剪切破裂时，剪裂面与最大主应力轴σ1的夹角，即剪裂角

构造地质学

图3－19还标出了拉破裂线，表示抗张强度，在它的左边，剪破裂线就不起作用，因为岩石将首先发生张破裂。

莫尔剪切破裂准则认为，相当多材料的内摩擦角φ并不是一个固定的常数，其破裂线的方程一般表达式为:

构造地质学

该破裂线称莫尔包络线(见图3－19)，它表现为曲线。包络线各点坐标(σn，n)，代表各种应力状态下在即将发生剪破裂的截面上的极限应力值。由于角φ是变化的，因而剪裂角θ也是变化的，但仍小于45°。通常当围压不太大时，脆性岩石的包络线在压力区大体为直线，在此特殊情况下，莫尔准则与库仑准则是一致的。

随着温度、压力的增大，剪裂角也增大，并逐渐接近45°。但是，只要岩石还保持固体状态，则开始破裂时形成的两组共轭剪切破裂面与最大主压应力轴的夹角就不会超过45°。当破裂后发生递进变形或受其他因素的影响，岩石中会出现剪裂角大于45°的现象。

巴西一岩壁断裂砸向游船致多人死伤，导致岩壁断裂的因素有哪些？

应该是这样的意思，就是，用树枝撑着，树枝是象征着自己或者亲人的后骨脊的，就是脊梁骨，撑着就表示自己的脊梁骨很强壮，很牢固，不会断裂，因为脊梁骨对人的身体很重要的，一般人说自己”腰不好“很大程度上是指脊梁骨不好，特别是腰部那一部分，损伤了，就很难痊愈的，一辈子都是。

所以，那种行为应该是一种美好的期盼。我们那里也是这样的。

洪涝、泥石流、山体滑坡……灾害发生时如何自救？

一，最新消息巴西延毕断裂砸向游船致多人死伤，为什么岩石会断裂呢？其中隐含着什么？让我们来揭秘一下。我觉得岩石断裂有多种原因，无非就是自然界的阴晴雨雪的侵蚀，大自然的风化作用，或者受到了海水的长时间侵蚀导致的岩石表面软化，石头由于沉积太久，受到长时间侵蚀，变得脆，加上外界运动，直接就可以断裂掉。

二，还有一种可能就是跟当地所处的地理环境和地理位置板块所在的位置也有关，看当地是否火山地震带，看是不是经常有小波动的振幅？甚至产生地震？巴西所处于南美洲当地的岩石处于板块火山交界处，这地带往往还危险，常常有火山的爆发。

三，还有一个最接近于事实的猜测，那就是上面有可作用于岩石上，由于长时间的踩踏作用，导致岩石的碎裂，怎么说呢？游客特别好奇对于自己没接触的事情或者地方环境，他们都抱着一颗积极去探寻的心态登上岩石，谁都想要看到更远的风景？站在高处看的更远，才能欣赏当地的美景，有一个人就有许多人接二连三的站在岩石上眺望远方，也就会有特别多的人，如果一个两个人或者是三五个，并不会对岩石造成太多重力的作用，但是如果像这三五十成群的轮替交流的踩在上面，对延时的重力作用就很大，很容易导致岩石向下沉，加上之前提到的海水侵蚀，这种情况也并不是少见，人为和自然相互作用，导致了岩石的碎裂总的来说，目前总结了这么多原因，都是可能会断裂的原因之一，具体怎么样的？还有待专家的考察和相关人员的探究，这也是个人的想法和见解，也希望大家纷纷来解答。

在山体滑坡、房屋倒塌下自救，必须要先了解下山体发生滑坡的原因，房屋的结构强度等。

1、山体滑坡：山体滑坡的具体原因有很多，比如水的侵蚀，地壳的运动，等等。但是，不管什么原因，都离不开土壤、岩石的断裂。力学上专门有岩土力学，对岩土进行分析。像这种山体滑坡，土壤的作用微乎其微，重要的还是岩石的断裂。

2、岩石的断裂：岩石绝大部分都是脆性，有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等等。发生山体滑坡时，最重要的是其抗剪强度，然后是抗拉强度，最后抗压强度。通常岩石很难压溃，喜马拉雅山那么高，底部的石头也没有被压裂。下图列了集中岩石的强度参数，单位是MPa。山体滑坡，一般都不是拉伸造成的，而是剪切和压缩。但是岩石很难压溃，抗压强度很高，而抗剪强度较低。

原始山体就不是一个完美无缺的整体，它也是地壳运动后演化的产物。山体内部存在着很多很多的大大小小的裂缝。这些裂缝在水的侵蚀下，慢慢的变大。岩石内部的裂缝本来就已经产生了裂尖应力集中，随着裂纹的扩展，裂尖的应力越来越大，直到超出了岩石的强度极限。这时候不需要水的侵蚀，岩石本体就开始裂开。而脆性的岩石一旦裂开，其裂纹必然迅速扩展，直至岩石整题一分为二。从这个角度来讲，想要阻止山体滑坡，一个显著的办法就是阻止岩石裂纹的扩展。这时候，岩石表层的土壤，就起作用了。表层土壤植物的根系如果足够发达，相当于给裂开的岩石缝上了一根线。从而一定程度上，缓解了山体滑坡的风险。

3、自救：山体滑坡发生地的势能较大，这些势能除了客服下滑过程的摩擦损耗，其余全部转化成动能。由于其质量巨大，速度即使不快，也是势不可挡的。如果你有大娃的力大无穷，可以试试阻止岩石的坠落。但是，对于凡人，该如何自救？

1、躲。躲到厚重坚固的岩石后面，躲到垂直岩体的下面。千万不要躲在房屋的墙下，房屋的墙根本抵挡不了。如下图。

2、跑。能跑多远，就跑多远。能跑多快，就跑多快。

总结：发生山体滑坡其实很难自救，基本上跟客观地形有关。如果刚好下滑过程中，有一个很有利的地形供人躲，那么或许有生还的机会。一定要躲在坚固的岩体下面，紧贴着山体。防止上空的石头砸到。为了防止山体滑坡，多植树或许可以降低发生概率。不过，如果滑坡过程还伴随着泥石流，那真的是躲无可躲。

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