拜耳莱定律

✍ dations ◷ 2025-06-29 08:19:05 #地球物理学,力学,科学定律

拜耳莱定律(英语:Byerlee's law),是描述地壳发生地质断层裂纹所产生的切应力和正向应力(normal stress)之间关系的函数:

τ = S 0 + μ ( σ n P f ) {\displaystyle \tau =S_{0}+\mu (\sigma _{n}-P_{f})}

其中: τ {\displaystyle \tau } 是切应力; σ n {\displaystyle \sigma _{n}} 是正向应力;S是材料的凝聚或内强度;P是岩石内的孔隙流动压力,在小范围内,它是一常数,而使岩石性能减弱。

拜耳莱定律是由美国地球物理学家詹姆斯·拜耳莱用实验数据解决莫尔-库仑断裂标准而求得的实验物理定律。拜耳莱发现,地壳上部,正向应力高达200MPa时,切应力可简化为:

τ = 0.85 σ n {\displaystyle \tau =0.85\sigma _{n}}

而正向应力超过200MPa时,

τ = 50 + 0.6 σ n {\displaystyle \tau =50+0.6\sigma _{n}}

此二式的切应力单位都是MPa。地壳并不是均匀的材料,而是含有许多岩石。因而材料常数会因局域而改变。

虽然拜尔莱定律的形式简单,但它对所有情况都几乎是足够好的近似。当上层地壳的压力和温度(大过400度c)超过普通情况时,拜耳莱定律的准确性就会变差。

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