Bài giảng Cơ học đá - Chương 1: Giới thiệu về cơ học đá

Giới thiệu về Cơ học đá 
 Cơ học đá là gì? 
 Ứng dụng của Cơ học đá 
 Phương pháp nghiên cứu 
 Sự phát triển của lĩnh vực Cơ học đá 
Nội dung 
Cấu tạo trái đất 
“Đá” là gì? 
“Đá” là gì? 
Đá: 
 Tồn tại trong tự nhiên ở thể rắn 
 Cấu thành bởi khoáng vật hoặc các vật 
chất giống như khoáng vật 
 Tuổi rất cổ 
 Cấu tạo vỏ trái đất 
 Là vật liệu xây dựng, do đó các công 
trình xây dựng có thể được làm bằng 
đá, xây trên hoặc trong đá 
Cơ học đá là gì? 
Cơ học đá là ngành khoa học lý thuyết 
và ứng dụng, vận dụng lý thuyết cơ 
học môi trường liên tục kinh điển vào 
đá để xác lập nên các tiêu chuẩn phá 
hủy và nghiên cứu ảnh hưởng của nứt 
nẻ 
Đập Vaiont Dam (Ý) năm 1960 
Trượt lở đất ở đập Vaiont Dam (Ý) năm 1963 
Trượt lở đất ở đập Vaiont Dam (Ý) năm 1963 
Rockburst: hiện tượng nổ đá 
A wedge failure controlled 
by intersecting structural 
features in the rock mass 
forming the bench of an 
open pit mine. 
Lở mỏ đá tại Thuỷ điện Bản Vẽ 
 trượt lở mái dốc 
 (Nghệ An, 12/2007) 
 Khối đá lớn hàng ngàn m3 từ trên sườn đồi đã bị sụt lở đổ xuống 
công trình chôn vùi 18 người đang làm việc dưới hầm khai thác 
 Đặc điểm cần chú ý: có lớp đất kẹp giữa khe đá 
Đất 
Đá 
Sập mỏ đá Rú Mốc – Hà Tĩnh (2007) 
 Đá bị phong hóa mạnh mẽ 
 Khi khai thác không cắt tầng 
mà khai thác từ dưới lên trên 
tạo ra hàm ếch; khi bạt taluy 
độ dốc cao hơn mức cho 
phép (trên 15o) nên khi nổ 
mìn đá bị nứt vỡ rất dễ bị đổ 
ập xuống. Việc nổ mìn cũng 
không bảo đảm an toàn. 
Nail: đinh 
Shotcrete: phun vữa bê tông 
Anchor: neo 
Concrete lining for weak to very weak rock 
(concrete lining: lớp lót bê tông) 
Wellbore Stability 
 An unstable wellbore can 
result in: 
◦ Stuck Pipe 
◦ Lost Circulation 
◦ Loss of the entire wellbore 
 2 Main causes are: 
◦ Chemical Instability 
 Reactive Formations 
◦ Mechanical failure of wellbore 
 Faults 
 Insufficient Mud Weight 
Thép (steel) 
Khối đá (rock mass) 
Đất (soil) 
Đá nguyên khối và khối đá 
(intact rock vs. rock mass) 
 Đất (soil) và khối đất (soil mass) có thể 
có đặc tính giống nhau (very similar 
properties). 
 Mẫu đá (rock sample) và khối đá (rock 
mass) thường có đặc tính khác nhau 
đáng kể. 
Đá nguyên khối 
(intact rock) 
Bề mặt gián đoạn (discontinuities) 
Đá nguyên khối (intact rock) 
 Không có những khe nứt đáng kể 
 Ở tỉ lệ nhỏ: đá nguyên khối gồm các 
hạt có cấu trúc vi mô được tạo ra 
trong quá trình hình thành đá (rock 
forming processes) 
Các bề mặt gián đoạn 
(discontinuities) 
 Bề mặt đánh dấu sự thay đổi về các 
đặc tính vật lý hoặc hóa học của vật 
liệu đá 
 Bao gồm: 
 Khe nứt (fissure) 
 Hệ thống khe nứt (Joint) 
 Bề mặt phân lớp (bedding plane) 
 Đứt gãy (fault) 
 Không đồng nhất (inhomogeneous) 
 Bất đẳng hướng (anisotropic) 
 Không thuận nghịch (irreversible) 
 Phi tuyến (nonlinear) 
Môi trường đá (rock medium) 
 Đá nguyên khối 
 Bề mặt gián đoạn và cấu trúc của đá 
 Ứng suất của đá ở hiện trường 
 Dung dịch lỗ rỗng và dòng chảy 
 Yếu tố thời gian (time factor) 
Các yếu tố địa chất có ảnh 
hưởng đến hành vi của đá và 
khối đá 
Phương pháp nghiên cứu 
 Khảo sát ngoài hiện trường 
 Thí nghiệm trong phòng 
 Mô hình vật lý 
 Mô hình toán 
Ứng dụng của ngành Cơ học đá 
 Ngành xây dựng 
 Ngành khai thác mỏ 
 Ngành dầu khí