bài giảng địa chất cấu tạo chương 3 ứng suất và biến dạng

Ứng suất có xu hướng dẫn tới sự biến dạng của vật thểỨng suất khác lực như thế nào?. Các tính chất vật lý cơ bản Sự biến dạng phụ thuộc vào sự phân bổ của lực!... Không gian vật lý Vecto

Chương 3

ỨNG SUẤT

VÀ BIẾN DẠNG

TS Trần Mỹ Dũng Địa chỉ: Bộ môn Địa chất Điện thoại: (+84) 04 38384048

Các tính chất vật lý cơ bản

 Lực

 Một đại lượng vật lý biểu thị tương tác giữa các vật, làm

thay đổi trạng thái chuyển động của vật hoặc biến dạng các vật F=ma

 Lực có hai thành phần: thành phần pháp

tuyến (F n ) và thành phần tiếp tuyến (F s )

Ứng suất có xu hướng dẫn tới sự biến dạng của vật thể

Ứng suất khác lực như thế nào?

Các tính chất vật lý cơ bản

Sự biến dạng phụ thuộc vào sự phân bổ của lực!

Ứng suất pháp: là ứng

suất vuông góc với mặt

phẳng

Ứng suất tiếp: là ứng suất

song song với mặt phẳng

Không gian vật lý Vector ứng suất tính

Ứng suất tác dụng lên một điểm trên bề mặt có thể

được xác định theo nhiều hướng khác nhau

 Có hai vị trí có ứng suất tiếp=0, tương ứng với σ1 và σ3 luôn luôn vuông góc với mặt

 σ1 và σ2 được gọi là các ứng suất cơ bản,

σ1 là ứng suất nén ép cực đại và σ3 là ứng suất nén ép cực tiểu

 Trục dài của ellipse là ứng

suất cơ bản cực đại

 Trục ngắn của ellipse là ứng

suất cơ bản cực tiểu

 Cả hai ứng suất này vuông

góc với nhau và không chứa

ứng suất tiếp

Ellipse ứng suất

Ellipse ứng suất - Ứng suất 2D

 Việc tính toán ứng suất

theo các hướng khác nhau

tạo nên hình ellipse được gọi

là ellipse ứng suất

Ứng suất 3D – Ellipsoid ứng suất

 Tính toán các ứng suất

trên các mặt phẳng

theo các hướng khác

nhau tạo lên một hình

ellipsoid được gọi là

ellipsoid ứng suất

 Trục dài của ellipoide

là ứng suất cơ bản cực

đại (σ 1 )

 Trục ngắn của ellipse là ứng suất cơ bản cực tiểu (σ 3 )

 Trục ứng suất cơ bản nằm trung gian (σ 2 ) định hướng vuông góc với các mặt

Biểu đồ vòng tròn Mohr (Mohr Circle Diagram)

 Được đưa ra bởi Otto Mohr, một kỹ sư người

Đức, 1882

 Cho phép chúng ta xác định ứng suất pháp và

ứng suất tiếp dọc theo bề mặt

Biến dạng

 Bằng sự so sánh trạng thái bị biến dạng và trạng thái nguyên

thủy không bị biến dạng trong các đá, chúng ta sẽ có sự hiểu biết về cấu trúc kiến tạo

Các khái niệm

 Biến dạng (deformation) Sự thay đổi về hình dáng và kích

thước của vật thể rắn dưới tác dụng của ngoại lực.

Thuật ngữ chung chỉ quá trình uốn nếp, đứt gãy, nén ép hoặc tách giãn của các đá do nhiều ngoại lực khác nhau của trái đất

 Biến dạng do xoắn (Distortion) – Sự thay đổi kích thước và

hình thái vật thể dưới tác dụng xoay và tịnh tiến

 Biến dạng ứng suất (Strain): Sự biến đổi hình dạng vật thể

do ứng suất

 Biến dạng đồng nhất

(Homogenous Strain) - Các yếu

tố thẳng và song song của các

đường thẳng và song song trước

biến dạng được bảo tồn sau khi

Homogenous Strain

Inhomogenous Strain

Các khái niệm

Biến dạng

Thay đổi về chiều dài

Thể tích

Xô lệch

Quay

Biến dạng đàn hồi

Hooke's Law: σ = E ε

E: modul đàn hồi

ε : hệ số biến dạng

Khi đình chỉ lực tác dụng, vật thể sẽ trở lại trại thái ban đầu, gía

trị ứng suất tuân theo định luật Hooke

Biến dạng dẻo

Biến dạng dẻo

Là kiểu biến dạng khi lực tác dụng dừng lại, vật thể vẫn giữ nguyên trạng thái bị biến dạng, nhưng không kèm theo phá hủy vật thể

Ép nén dọc trục

Căng dãn dọc trục

Căng giãn

Biến dạng phá hủy (dòn)

Là kiểu biến dạng khi lực tác dụng vật thể bị dập vỡ, phân cắt

What is it?

σ1

σ3

σ3

 Phân loại đứt gãy theo Anderson

Nếu có thể xác định được đặc điểm dịch trượt (động học) thì ta có thể xác định được hướng ứng suất gây dịch trượt (động lực)

Đứt gãy thuận

Low High

h n ch )

Đá vôi tăng dần khả năng biến dạng dẻo khi áp suất hạn chế tăng lên

Tác động của nhiệt

độ vào giới hạn bền

Biến dạng trong vỏ trái đất theo

chiều sâu

Biến dạng dòn

Biến dạng dòn-dẻo

Biến dạng dẻo