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

Chương 3 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG TS. Trần Mỹ Dũng Địa chỉ: Bộ môn Địa chất Điện thoại: (+84) 04 38384048 E-mail: tmdung@126.com 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 • Lực tác dụng lên một đơn vị diện tích σ=F/A Các tính chất vật lý cơ bản 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: Ứng suất pháp: là ứng là ứng suất vuông góc với mặt suất vuông góc với mặt phẳng phẳng Ứng suất tiếp: Ứng suất tiếp: là ứng suất là ứng suất song song với mặt phẳng song song với mặt phẳng Giống như lực, một Giống như lực, một ứng suất tác dụng lên ứng suất tác dụng lên một mặt phẳng là một một mặt phẳng là một vector vector Các tính chất vật lý cơ bản Không gian vật lý Vector ứng suất tính được trên mặt phẳng 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 σ 1 và σ 3 luôn luôn vuông góc với mặt  σ 1 và σ 2 được gọi là các ứng suất cơ bản, σ 1 là ứng suất nén ép cực đại và σ 3 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 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 phẳng σ 1 và σ 3  Không có ứng suất tiếp song song với các hướng ứng suất cơ bản Biểu đồ vòng tròn Mohr ( Biểu đồ vòng tròn Mohr ( Mohr Circle Diagram) Mohr Circle Diagram)  Được đưa ra bởi Otto Mohr, một kỹ sư người Được đưa ra bởi Otto Mohr, một kỹ sư người Đức, 1882 Đức, 1882  Cho phép chúng ta xác định ứng suất pháp và Cho phép chúng ta xác định ứng suất pháp và ứng suất tiếp dọc theo bề mặt ứng suất tiếp dọc theo bề mặt [...]... 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 Các khái niệm  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 biến dạng  Biến dạng không đồng nhất (Inhomogenous... hồi ε : hệ số biến dạng 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 Thí nghiệm với các vật thể rắn σ1 σ2 = σ 3 σ2 = 3 σ1 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 3 3 σ1  Phân loại... Hình thái ban đầu bị méo và các đường thẳng có thể bị đứt đoạn Đồng nhất Các khái niệm Homogenous Strain Inhomogenous Strain Thay đổi về chiều dài Biến dạng Thể tích Xô lệch Quay Tịnh tiến Các kiểu biến dạng Có ba kiểu biến dạng  Biến dạng đàn hồi  Biến dạng dẻo  Biến dạng phá hủy Biến dạng đàn hồi Khi đình chỉ lực tác dụng, vật thể sẽ trở lại trại thái ban đầu, gía trị ứng suất tuân theo định luật.. .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... vật thể bị dập vỡ, phân cắt What is it? σ1 3 3 σ1  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 Á p suất hạn chế (confining presure) (hoặc n độ hạn chế) Low High . 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. theo các hướng khác nhau tạo nên hình ellipse được gọi là ellipse ứng suất Ứng suất 3D – Ellipsoid ứng suất Ứng suất 3D – Ellipsoid ứng suất  Tính toán các ứng suất trên các mặt phẳng. định ứng suất pháp và Cho phép chúng ta xác định ứng suất pháp và ứng suất tiếp dọc theo bề mặt ứng suất tiếp dọc theo bề mặt Biến dạng  Bằng sự so sánh trạng thái bị biến dạng và trạng