Dział IX

7. Własności odkształceniowe skał.

Odkształcenie- deformacja- zmiana kształtu (odkształcenie postaciowe), objętości (odkształcenie objętościowe) lub jednocześnie kształty i objętości ciała. Każde odkształcenie wymaga zmiany ustawienia cząstek elementarnych, w czym w przypadku skały nieuchronnie wiąże się powstanie sił wewnętrznych przeciwdziałających tej zmianie, tj. naprężeń. Odkształcenie skały jest więc nierozerwalnie sprzężone z wywiązaniem się naprężeń. Końcowym efektem procesu odkształcenia jest zniszczenie (utrata spójności).

Odkształcenie odpowiadające naprężeniom normalnym wyrażamy przez względną zmianę wymiarów liniowych próbki: ε=Δl/l

ε -jednostkowe odkształcenie względne

l- początkowa długość krawędzi próbki [m]

Δl- zmiana długości krawędzi [m]

Liniowe odkształcenia występujące w kierunku działania siły nazywany podłużnymi, prostopadłe do niej- poprzecznymi.

Odkształcenie odpowiadające naprężeniom stycznym wyrażamy przez kąt odkształcenia postaciowego γ krawędzi próbki. Wartość odkształcenia postaciowego określamy na podstawie wartości tgγ. Ze względu ma małą wartość kątów: tgγ= γ.

Tensor odkształcenia w rozpatrywanym punkcie obciążonego ciała:

Tensor odkształcenia jest symetryczny, a przeciwne sobie odkształcenia postaciowe są równe

(np. γ_xz= γ_zx)

Charakter i wielkość odkształceń zależy od typu i wielkości przyłożonych naprężeń. Zwiększenie obciążeń prowadzi do wzrostu odkształceń i powstania zniszczenia- skała traci ciągłość. Odkształcenie może być sprężyste lub plastyczne.

Odkształcenia sprężyste- występuje proporcjonalność między naprężeniem i odkształceniem. W skale gromadzi się energia potencjalna, która po zakończeniu działania sił zewnętrznych doprowadza rozpatrywaną objętość do stanu początkowego.

Odkształcenie plastyczne- nieodwracalne po zdjęciu obciążenia- kształt i wymiary ciała nie wracają do pierwotnej postaci.

Przy zwiększaniu naprężeń można stopniowo obserwować 3 typy odkształcenia skały:

-sprężyste ε_s

-plastyczne ε_pl

-niszczące ε_n

W zależności od wzajemnych stosunków wielkości tych odkształceń, skały mogą być podzielone na:

-sprężystokruche

-sprężysto- plastyczne

-plastyczne

Można wprowadzić taką klasyfikację ciał sprężysto- plastycznych:

Można przyjąć, że skały posiadają przeważnie charakterystykę sprężysto- plastyczno- kruchą, którą z punktu widzenia teorii plastyczności nazwalibyśmy sprężysto- plastyczną z osłabieniem materiału.