材料参数

Question

如题所述

Answer 1

在平面模型中，材料参数表中杨氏模量的选择主要依据湖南地区有关岩石力学性质的现有研究资料，取岩石弹性模量如下：

Pt₂ ，5×10⁵kg/cm²=7.11×10⁶Psi

D-P、T，3.5×10⁵kg/cm²=4.98×10⁶Psi

C-S，7.5×10⁵kg/cm²=1.067×10⁷Psi

其中Psi为英磅/英寸²。

泊松比分别为0.35 ，0.4 ，0.25。

在剖面模型中，由于长时间的地质作用，岩石的变形主要为流变，因此为了描述其稳定蠕变、过渡蠕变和初始瞬时应变，6种材料均采用Burgers黏弹性组合模型来描述其力学性质，设初始时间t=0，作用恒定应力为σ₀ ，初始瞬时应变ε₀=σ₀/E₂ ，则本构方程为ε=σ₀/E₂ +σ₀/E₁ ［1-exp（-E₁/η₁×t）］+σ₀η₂×t

式中：η₁、E₁ 为Kelvin体的黏性系数和弹性模量；η₂、E₂ 为Maxwell体的黏性系数和弹性模量；σ₀ 为作用恒定应力；t为时间；ε为t时刻的应变。这是一个与时间呈非线性关系的本构方程。

当t≤10¹⁰s时，流变效应不明显，主要为弹性应变，流变仅占总应变的2.4%以下。而t在10¹³～10¹⁶之间时，即相当于0.3～3.17Ma时，流变占总应变的96%～99.9%。也就是说，在这时间段内弹性应变已固定，且在总应变中可以忽略，主要的应变由流变造成，而造山带的主要应变往往是在几十到近百个Ma之间达到，参照S.A.F Murrell有关地壳与岩石圈黏性模型：

上地壳 0～15km η=10²³Pa.S σ=100MPa

下地壳 15～30km η=10²²Pa.S σ=10MPa

上岩石圈 30～75km η=10²¹Pa.S σ=1Mpa

下岩石圈 75～120km η=10²⁰Pa.S σ=0.1MPa

结合陈子光有关资料地壳岩石η为3×10¹⁶～10²¹Pa.S和地壳到上地幔黏性系数为10²²～10¹⁹Pa.S，取该模型中六种物质的黏性系数如下（表6-1），并根据Ringwood（1981 地幔的成分与岩石学资料，取地壳及岩石圈，地幔的密度分别为2.69g/cm³（上地壳）、3.05g/cm³（下地壳）、3.32g/cm³（上地幔）、3.5g/cm³（软流圈）。

表6-1 六种物质的黏性系数