
【化】 ambient pressure
圍壓(Confining Pressure)的漢英詞典釋義與工程地質學解析
一、核心定義
圍壓(wéi yā)指材料(尤指岩石或土壤)在各個方向上受到的均勻壓力,是岩土力學與地質工程中的核心概念。其英文術語為Confining Pressure,描述材料在封閉環境中承受的側向約束應力狀态。該壓力不直接導緻材料變形,但能顯著提升其抗剪切強度與穩定性。
二、力學特性與作用機制
圍壓通常存在于三軸壓縮試驗中,試樣被置于高壓腔室内,通過液體或氣體施加靜水壓力(即各方向均等壓力)。這種壓力模拟了地殼深部岩石所處的環境,例如地層覆蓋壓力或構造應力場。
根據摩爾-庫倫準則(Mohr-Coulomb criterion),材料的抗剪強度($tau$)與圍壓($sigma_3$)呈正相關:
$$ tau = c + sigma_n tanphi $$
其中 $c$ 為黏聚力,$phi$ 為内摩擦角,$sigma_n$ 為法向應力(受圍壓影響增大)。高圍壓下,岩石從脆性向延性轉變,臨界破裂壓力顯著提高。
三、工程與地質應用
四、權威定義參考來源
《地質學名詞》(第二版)定義圍壓為“作用于岩體單位面積上的周圍壓力”,強調其各向同性特征(科學出版社,2019)。
術語庫明确Confining Pressure 為“試樣在所有側向受到的均布壓應力”(ISRM, 1975)。
試驗規範 D2850-03a 将圍壓列為三軸試驗的核心控制參數,用于測定松散材料的抗剪強度(ASTM International)。
注:本文定義綜合工程地質學經典理論與行業标準,漢英對照術語經專業機構審定。擴展閱讀建議參考《岩石力學與工程》(蔡美峰主編)第4章“岩石的強度理論”。
: 地質學名詞審定委員會. (2019). 地質學名詞 (第二版). 科學出版社.
: ISRM. (1975). Basic Geotechnical Description of Rock Masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences.
: ASTM D2850-03a. Standard Test Method for Unconsolidated-Drained Triaxial Compression Test on Cohesive Soils. ASTM International.
圍壓(Confining Pressure)是地質學中描述岩石所受周圍壓力的重要概念,其核心定義及特性如下:
定義與來源
圍壓指岩石在地下因周圍岩體施加的各向均等壓力,主要由上覆岩石重量産生,稱為靜岩壓力。這種壓力在三個方向(X、Y、Z)大小相等,形成各向同性壓縮狀态。
深度關系與計算公式
圍壓隨深度增加呈線性增長,計算公式為:
$$
sigma_x = sigma_y = sigma_z = rho g z
$$
其中,$rho$為上覆岩層密度,$g$為重力加速度,$z$為深度。例如,15公裡深處圍壓約400 MPa,50公裡處可達1500 MPa。
對岩石性質的影響
實際應用
該概念在油氣勘探、地震機制分析及地下工程穩定性評估中具有關鍵作用,幫助預測岩石在不同深度的力學行為。
總結來看,圍壓是理解地殼岩石力學特性的核心參數,其數值與深度直接相關,并通過改變岩石的變形模式影響地質過程。
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