ماذا يحدث للصخور عندما تتجاوز حد المرونه، تهتم نظرية اللدونة للصخور باستجابة الصخور لأحمال تتجاوز الحد المرن .من الناحية التاريخية ، تقول الحكمة التقليدية أن الصخور هشة وتفشل بسبب الكسربينما يتم التعرف على اللدونة بمواد قابلة للدهن . في الكتل الصخرية ذات النطاقالميداني ، توجد انقطاعات هيكلية في الصخر مما يشير إلى حدوث الانهيار. نظرًا لأنالصخر لم ينهار ، على عكس توقع السلوك الهش ، فمن الواضح أن نظرية المرونة ليستآخر عمل.



ماذا يحدث للصخور عندما تتجاوز حد المرونه



من الناحية النظرية ، يعتمد مفهوم اللدونة الصخرية على ليونة التربةالتي تختلف عن اللدونة المعدنية. في اللدونة المعدنية ، على سبيل المثال فيالفولاذ ، يكون حجم الخلع هو حجم الحبيبات الفرعية بينما بالنسبة للتربة هو الحركةالنسبية للحبوب المجهرية. تم تطوير نظرية ليونة التربة في الستينيات في جامعة رايسلتوفير تأثيرات غير مرنة لم يتم ملاحظتها في المعادن. تشمل السلوكيات النموذجيةالتي لوحظت في الصخور تليين الإجهاد ، واللدونة المثالية ، وتصلب العمل .
يمكن تطبيق نظرية الاستمرارية في الصخور المفصلية نظرًا لاستمراريةالمسارات عبر المفاصل حتى من خلال عمليات الإزاحة التي قد تكون متقطعة. يكمنالاختلاف بين الركام مع المفاصل والصلب المستمر في نوع القانون التأسيسي وقيمالمعلمات التأسيسية.



الأدلة التجريبية



عادة ما يتم إجراء التجارب بقصد توصيف السلوك الميكانيكي للصخور من حيثقوة الصخور . القوة هي الحد الأقصى للسلوك المرن وتحدد المناطق التي تنطبق فيهانظرية اللدونة. تنقسم الاختبارات المعملية لتوصيف اللدونة الصخرية إلى أربع فئاتمتداخلة: حصر اختبارات الضغط ، وضغط المسام أو اختبارات الإجهاد الفعالة ،والاختبارات المعتمدة على درجة الحرارة ، والاختبارات المعتمدة على معدل الإجهاد .لوحظ السلوك البلاستيكي في الصخور باستخدام كل هذه التقنيات منذ أوائل القرنالعشرين.
تُظهر تجارب بودينج أن اللدونة الموضعية لوحظت في بعض عينات الصخورالتي فشلت في القص. يمكن رؤية أمثلة أخرى على اللدونة التي تعرض الصخور في أعمال Cheatham و Gnirk.يُظهر الاختبار باستخدام الضغط والتوتر تعنق عينات الصخور بينما تُظهرالاختبارات باستخدام اختراق الإسفين تشكيل الشفة. أظهرت الاختبارات التي أجراهاروبرتسون أن اللدونة تحدث عند ضغوط حصر عالية. يمكن ملاحظة نتائج مماثلة في العملالتجريبي الذي أجراه هاندن وهاجر ، باترسون ، وموجي. من هذه النتائج ، يبدو أنالانتقال من السلوك المرن إلى السلوك البلاستيكي قد يشير أيضًا إلى الانتقال منالتليين إلى التصلب. تم تقديم المزيد من الأدلة بواسطة روبنسون وشوارتز. ويلاحظأنه كلما زاد ضغط الحصر ، زادت الليونة الملحوظة. ومع ذلك ، فإن إجهاد التمزق يظلكما هو تقريبًا عند حوالي 1.
تم استكشاف تأثير درجة الحرارة على اللدونة الصخرية من قبل عدة فرق منالباحثين. لوحظ أن ذروة الإجهاد تتناقص مع درجة الحرارة. تُظهر اختبارات التمديد(مع ضغط حصر أكبر من الضغط الانضغاطي) أن الضغط الأساسي الوسيط وكذلك معدل الإجهادلهما تأثير على القوة. أظهرت التجارب التي أجراها سيردينجكتى وبوزر على تأثير معدلالإجهاد أن زيادة معدل الإجهاد يجعل الصخور أقوى ولكنها تجعلها تبدو أكثر هشاشة.وبالتالي فإن التحميل الديناميكي قد يتسبب في الواقع في زيادة قوة الصخر بشكلكبير. يبدو أن زيادة درجة الحرارة تزيد من تأثير المعدل في السلوك البلاستيكيللصخور.
بعد هذه الاستكشافات المبكرة في السلوك البلاستيكي للصخور ، تم إجراءقدر كبير من الأبحاث حول هذا الموضوع ، في المقام الأول من قبل صناعة البترول. منالأدلة المتراكمة ، من الواضح أن الصخور تُظهر مرونة ملحوظة في ظل ظروف معينة وأنتطبيق نظرية اللدونة على الصخور مناسب.
تفترض العلاقات التأسيسية النموذجية للصخور أن عملية التشوه متساويةالحرارة ، وأن المادة متجانسة ، وشبه خطية ، ولا تعتمد الخصائص المادية والمتجانسةعلى الموضع في بداية عملية التشوه ، ولا يوجد تأثير لزج وبالتالي لا يوجد جوهري.مقياس الوقت ، أن معيار الفشل مستقل عن المعدل ، وأنه لا يوجد تأثير للحجم . ومعذلك ، يتم وضع هذه الافتراضات فقط لتبسيط التحليل ويجب التخلي عنها إذا لزم الأمرلمشكلة معينة.



سطوح الغلة للصخور



منظر لسطح فشل Mohr – Coulomb في مساحة ثلاثية الأبعاد للضغوط الرئيسية لـ {\displaystyle c = 2، \ phi =-20 ^ {\ circ}}c=2, \phi=-20^\circ
تصميم التعدين و المدنية الهياكل في الصخور عادة ما ينطوي على معيارالفشل الذي هو متماسك-الاحتكاك. يتم استخدام معيار الفشل لتحديد ما إذا كانت حالةالإجهاد في الصخر ستؤدي إلى سلوك غير مرن ، بما في ذلك الفشل الهش . بالنسبةللصخور التي تتعرض لضغوط هيدروستاتيكية عالية ، يسبق الفشل الهش تشوه البلاستيكويستخدم معيار الفشل لتحديد بداية تشوه البلاستيك. عادةً ، يُفترض أن اللدونةالمثالية تتجاوز نقطة المحصول . ومع ذلك يجهد تصلب وتليين العلاقات مع عدم مرونةغير محلي و الضرركما تم استخدامها. غالبًا ما يتم أيضًا زيادة معايير الفشل وأسطحالإنتاجية بغطاء لتجنب المواقف غير المادية حيث لا تؤدي حالات الإجهادالهيدروستاتيكي الشديدة إلى فشل أو تشوه البلاستيك.
منظر من Drucker-Prager ينتج السطح في مساحة ثلاثية الأبعاد للضغوط الرئيسية لـ {\ displaystyle c = 2، \ phi =-20 ^ {\ circ}}
اثنين تستخدم على نطاق واسع الأسطح العائد / معايير الفشل الصخور هينموذج موهر-كولوم و نموذج دراكر-براجر . و معيار الفشل هوك براون يستخدم أيضا، علىالرغم من مشكلة الاتساق خطيرة مع هذا النموذج. السمة المميزة لهذه النماذج هي أنهيتم توقع فشل الشد عند ضغوط منخفضة. من ناحية أخرى ، نظرًا لأن حالة الإجهاد تصبحمضغوطة بشكل متزايد ، فإن الفشل والعائد يتطلب قيمًا أعلى وأعلى من الإجهاد.



نظرية اللدونة



المعادلات الحاكمة والنماذج التأسيسية وأسطح الإنتاج التي تمت مناقشتهاأعلاه ليست كافية إذا أردنا حساب الضغوط والتهجير في جسم صخري يخضع لتشوهبلاستيكي. هناك حاجة إلى افتراض حركي إضافي ، أي أن الإجهاد في الجسم يمكن أنيتحلل بشكل إضافي (أو يتضاعف في بعض الحالات) إلى جزء مرن وجزء بلاستيكي. يمكنحساب الجزء المرن من الانفعال من نموذج التكويني الخطي المرن. ومع ذلك، وتحديد جزءمن البلاستيك من سلالة يتطلب القاعدة تدفق و نموذج تصلب .
الصخرة الموجودة على قمة جبل إفريست عبارة عن حجر جيري بحري ، ترسب فيقاع البحر منذ حوالي 450 مليون سنة تشمل الموضوعات التي سنتناولها ما يلي:
مراجعة الإجهاد والتوتر
تشوه هش - عيوب ومفاصل
تشوه مطيل - طيات
عمليات بناء الجبال



الإجهاد والتوتر



نبدأ مناقشتنا بمراجعة موجزة لمفاهيم الإجهاد والتوتر. تذكر أن الضغطهو قوة تؤثر على مادة تنتج إجهادًا. الإجهاد هو القوة المطبقة على منطقة ماوبالتالي تحتوي على وحدات من القوة / المنطقة (مثل رطل / في 2 ). الضغط هو إجهادحيث تعمل القوى بالتساوي من جميع الاتجاهات.
إذا لم يكن الضغط متساويًا من جميع الاتجاهات ، فإننا نقول إن الضغط هوإجهاد تفاضلي. تحدث ثلاثة أنواع من الإجهاد التفاضلي.
الإجهاد المتوتر (أو الإجهاد الممتد ) ، الذي يمتد الصخور ؛
الضغط الانضغاطي الذي يضغط على الصخور ؛ و
إجهاد القص ، والذي ينتج عنه انزلاق وترجمة.
عندما تتشوه الصخور يقال إنها توتر . السلالة هي تغيير في حجم أو شكلأو حجم المادة. نقوم هنا بتعديل هذا التعريف إلى حد ما لنقول أن السلالة تشملأيضًا أي نوع من حركة المادة ، بما في ذلك الترجمة والإمالة.