Hoorcolleges Natuurrampen en Toekomstige Bedreigingen
Hoorcollege 1:
Hazard: Potential threat facing human society that originate in, and are transmitted through,
the environment. Hazardous geophysical events represent the extremes of a staistical
distbution that in a different context would be regarded as a resource
Disaster: Disaster is an extreme geophysical event, biological process or technological
accidents that release concentrations of energy or materials in the environment on a
sufficiently large scale to pose major threats to human life and economic assets Disaster de
realisatie van een hazard.
Pg = rho * V *g/A
Tectonische regimes leiden tot verschillende breukgeometrieën. Grootste spanning is sigma 1.
Weinig zijdelingse druk maar wel van
beneden, dus geheel verzakt. Materiaal zet
dan uit in de horizontale richting.
Shear stress:
Waar de vector van de spanning het hoogst is moet je goed naar kijken bij voorbeelden.
Stenen zijn 20x zwakker als je ze uit elkaar trekt. Gesteente barsten als je het in elkaar drukt
of uit elkaar trekt.
Uniaxiaal uit elkaar trekken sigma 1 is negatief, omdat spanningen normaal gesproken
naar het centrum zijn gericht. Ze wijzen hier naar buiten toe. Gevolg hiervan is een
excensieve spanning.
Hoe ontstaan breuken in gesteentes eerst ontstaan kleine breukjes (microscopisch) en
daarna grote scheuren en zo breekt het plotseling door het knappen. Dit gaat millimeter per
millimeter, niet veel meer.
Met het breken van de korst komt heel veel energie vrij. Dan is het even stil waarbij het
proces opnieuw gebeurt.
Conjugate breuken staan schuin ten opzichte van sigma 1 (haaks?)
Ductiel = plastisch.
Veel testen worden gedaan om gesteenten en de krachten te meten. Gesteente uit elkaar
trekken is een stuk makkelijker waar minder druk mee teweeg komt ten opzichte van
gesteente in elkaar drukken. Daarom gaan gebouwen zo snel kapot omdat ze niet gebouwd
zijn om uit elkaar getrokken te worden.
Er is een relatie tussen sigma 1 (spanningsregime) met richting van de breuken die ontstaan in
gesteente. Hoek van de breuken en de sigma’s = geometrische relatie.
Strain (deformatie / vervorming) is een mate in % of m.
Young’s modulus = rise / run = slope
,Yiel Strength is het punt waarop gesteente permanent is vervormd / veranderd. Hier is ie nog
niet uit elkaar gevallen, dat duurt nog even. Je gaat dan voorbij de sterkte van het materiaal,
net als dat je dat bij een veer kan doen. Als je hem los laat en er gebeurt niks dan wordt hij
slap en dan ben je voorbij zijn yield strength gegaan.
Ultimate strength = maximale sterkte van het gesteente.
1 bar = 100 kPa.
Marmer is kalksteen wat ontstaan is door het vast worden van calciumcarbonaat.
Verbindingen van kalksteen zijn veel zwakker dus is het makkelijk te breken. Huizen bouwen
hiermee kan alleen met hele dikke muren, anders breekt het veel te snel.
Als je iets langzaam onder druk brengt, knapt het later dan als je iets snel onder een hoge druk
brengt. De breuken kunnen zich dan een beetje ontwikkelen. Anders heb je snellere groei van
zwakke structuren dus is dat een stukje lastiger.
Je moet wel weten dat je de breeklijn kan vertalen naar de strength van een gesteente en
wanneer breekt het onder een bepaalde spanning? Je kijkt naar het verschil tussen sigma 1 en
2, en dan blijkt het verschil uit te maken wanneer het gesteente breekt bij een bepaalde
schuifspanning. Dus een cirkel verder op de as betekent een groter verschil tussen sigma 1 en
3. Als je iets onder hele hoge spanning zet (zit het in elkaar gedrukt) kan je het moeilijker
meten. Ieder gesteente heeft zn eigen Mohr cirkel. Grootte van de cirkel heeft te maken met
de kracht die wordt uitgeoefend. Grootste spanning (sigma 1) staat dus verder op de as. De
gestippelde lijn is de schuifspanning. Als de cirkel deze lijn raakt, dan breekt het.
Interne wrijvingshoek even googelen. Quartzite heeft een hoge hoek hiervan en elke soort
steen heeft een andere hoek.
Als normaal spanningscomponenten hoog zijn breekt gesteente minder snel.
Rampen gaan toenemen in de wereld. Door satellieten kunnen we dat zien. Mensen hebben
ook gezorgd voor meer natuurrampen door invloed van mens op het landschap. Kans op
overstromingen, aardbevingen etc. neemt door ons toe.
Bij vulkanische uitbarstingen neemt vooral de kleine uitbarstingen toe, de grote blijven
redelijk constant. Menselijke invloed is vooral dus op kleinere uitbarstingen aan te tonen, niet
zozeer op de zware (gaat over de laatste 2 eeuwen, 1790 tot 1990).
Gewicht van onze bebouwing kan ook weer intensiteit van uitbarstingen beïnvloeden. Dit is
vooral bij aardbevingen een belangrijk punt.
Voorbeeld Pompeii: Explosieve eruptie (ofwel Plinaanse eruptie). Veel as kwam er bij vrij
wat ook zorgde voor klimaatveranderende evenementen. Stenenstromen kwamen ook aan te
pas die razendsnel door zwaartekracht met een snelheid van 160 km/uur over het stadje heen
gingen. As versteent als het afkoelt, dus ook lichamen als het daar overheen stroomt.
Oceanische korst is relatief silica arm. Continent korts is silica rijk (bijv 5% is rijk). Dit komt
hier in door het vormingsproces. Op de korst is continue erosie, dus zware elementen als ijzer
oxideren heel snel, lossen op en worden afgevoerd van de korst. Silica blijft achter want wordt
niet zo beïnvloed door erosie. Hier komt dus steeds meer silica terecht.
Hoe meer silica, hoe stroperiger in lava. Meer opbouw komt er in de vulkaan door de silica,
waardoor magma wordt opgebouwd in de vulkaan en met meer kracht kan worden
uitgespoten. Daaruit komt stroperige lava wat afkoelt en de druk weer doet opbouwen. Proces
begint dan opnieuw.
, Hoe hoger de viscositeit, hoe groter de weerstand tegen de stroming. Continentale vulkanen
hebben meer weerstand en zijn vaak stroperiger. Snelheid afhankelijk van mineralen,
temperatuur en druk.
Strain (Epsilon) = uitrekking en indrukking is een parameter die de mate van verandering
weergeeft. Dit kan je dus uitdrukken in percentage en meters. Dit is ook vervorming van hoek
over tijd, dus theta over tijd.
Vloeiend of stroperig materiaal leidt tot verandering van de vorm van het materiaal. Flow rate
is de functie van de verandering van de vorm of strain. Strain is de parameter die de hoek van
de verandering aangeeft. Bij de toenemende schuifspanning neemt de hoek toe (theta);
verlenging x over y. Hoofdletter Epsilon met puntje is de
verandering over tijd in ofwel meter, ofwel % per seconde.
Als iets een hoge weerstand heeft tegen vervorming, dan is de
strain rate lager dan als het een lage weerstand heeft. Dus bij een
hogere strain rate kan je iets makkelijker en sneller vervormen.
Newtoniaanse vloeistof: (water) hoe hoger de schuifspanning,
hoe sneller iets vervormt = lineair verband. Bij andere vloeistoffen dan water is het verband
niet lineair en geldt de formule dus ook niet.
Minimale schuifspanning voordat de lava gaat vervormen.
Theta = schuifspanning + weerstand en nog een ander ding (ppt op canvas).
Eenheid van viscositeit = N s/m2 = Pa*s
0.1 Pa *s = 1 P(oise).
K = kritische schuifspanning in Pa = anders dan schuifspanning, maar wel gelijk aan
drijvende schuifspanning.
De rol van silicaten is belangrijk om de viscositeit van lava te bepalen. Deze maken de
viscositeit groter (kristalrooster is 3D), lava is stroperiger, dus stroomt langzamer.
Temperamentvolle lava: steeds meer silicaten worden meegenomen en wordt steeds
stroperiger. Stroperige lava koelt sneller af.
Rheology = stromingsleer, dus bestuderen van de stroming van vloeistoffen.
Formule voor stromingssnelheid en stroperigheid lava = met strain (deformatie). Dit laat de
mate van vervorming zien.
Wat voor soort spanning wordt uitgevoerd hier? De shear (schuif) spanning/kracht. Dit is F.
Blokje wordt steeds langer. E naar E’ is mate van verlenging. De hoek theta wordt steeds
groter als de schuifspanning groter wordt.
Strain rate = deformatie snelheid in tijdseenheid. E met puntje is verandering.
Eenheid van tau (schuifspanning) = Pa.
K drukken we uit in Pa (staat na het is-teken in de formule met tau). Dit is een constante.
Formule van tau Pa*s = N * s/m2
Poise wordt gebruikt in toegepaste wetenschappen 0.1 Pa*s = 1P(oise).
Als lava afkoelt neemt de viscositeit toe, omdat hij dan dikker wordt, tot de lava niet meer kan
stromen. Dan is het steen geworden.
Stiksothropische (?) vloeistof: als het harder wordt stroomt het minder snel.
Zwaartekracht opdelen in normaalvector en schuifspanning.
Viscositeit is het micro teken. Je integreert met deze formules, niet differentiëren. Goed nog
even kijken hoe dit moet.
Hoorcollege 1:
Hazard: Potential threat facing human society that originate in, and are transmitted through,
the environment. Hazardous geophysical events represent the extremes of a staistical
distbution that in a different context would be regarded as a resource
Disaster: Disaster is an extreme geophysical event, biological process or technological
accidents that release concentrations of energy or materials in the environment on a
sufficiently large scale to pose major threats to human life and economic assets Disaster de
realisatie van een hazard.
Pg = rho * V *g/A
Tectonische regimes leiden tot verschillende breukgeometrieën. Grootste spanning is sigma 1.
Weinig zijdelingse druk maar wel van
beneden, dus geheel verzakt. Materiaal zet
dan uit in de horizontale richting.
Shear stress:
Waar de vector van de spanning het hoogst is moet je goed naar kijken bij voorbeelden.
Stenen zijn 20x zwakker als je ze uit elkaar trekt. Gesteente barsten als je het in elkaar drukt
of uit elkaar trekt.
Uniaxiaal uit elkaar trekken sigma 1 is negatief, omdat spanningen normaal gesproken
naar het centrum zijn gericht. Ze wijzen hier naar buiten toe. Gevolg hiervan is een
excensieve spanning.
Hoe ontstaan breuken in gesteentes eerst ontstaan kleine breukjes (microscopisch) en
daarna grote scheuren en zo breekt het plotseling door het knappen. Dit gaat millimeter per
millimeter, niet veel meer.
Met het breken van de korst komt heel veel energie vrij. Dan is het even stil waarbij het
proces opnieuw gebeurt.
Conjugate breuken staan schuin ten opzichte van sigma 1 (haaks?)
Ductiel = plastisch.
Veel testen worden gedaan om gesteenten en de krachten te meten. Gesteente uit elkaar
trekken is een stuk makkelijker waar minder druk mee teweeg komt ten opzichte van
gesteente in elkaar drukken. Daarom gaan gebouwen zo snel kapot omdat ze niet gebouwd
zijn om uit elkaar getrokken te worden.
Er is een relatie tussen sigma 1 (spanningsregime) met richting van de breuken die ontstaan in
gesteente. Hoek van de breuken en de sigma’s = geometrische relatie.
Strain (deformatie / vervorming) is een mate in % of m.
Young’s modulus = rise / run = slope
,Yiel Strength is het punt waarop gesteente permanent is vervormd / veranderd. Hier is ie nog
niet uit elkaar gevallen, dat duurt nog even. Je gaat dan voorbij de sterkte van het materiaal,
net als dat je dat bij een veer kan doen. Als je hem los laat en er gebeurt niks dan wordt hij
slap en dan ben je voorbij zijn yield strength gegaan.
Ultimate strength = maximale sterkte van het gesteente.
1 bar = 100 kPa.
Marmer is kalksteen wat ontstaan is door het vast worden van calciumcarbonaat.
Verbindingen van kalksteen zijn veel zwakker dus is het makkelijk te breken. Huizen bouwen
hiermee kan alleen met hele dikke muren, anders breekt het veel te snel.
Als je iets langzaam onder druk brengt, knapt het later dan als je iets snel onder een hoge druk
brengt. De breuken kunnen zich dan een beetje ontwikkelen. Anders heb je snellere groei van
zwakke structuren dus is dat een stukje lastiger.
Je moet wel weten dat je de breeklijn kan vertalen naar de strength van een gesteente en
wanneer breekt het onder een bepaalde spanning? Je kijkt naar het verschil tussen sigma 1 en
2, en dan blijkt het verschil uit te maken wanneer het gesteente breekt bij een bepaalde
schuifspanning. Dus een cirkel verder op de as betekent een groter verschil tussen sigma 1 en
3. Als je iets onder hele hoge spanning zet (zit het in elkaar gedrukt) kan je het moeilijker
meten. Ieder gesteente heeft zn eigen Mohr cirkel. Grootte van de cirkel heeft te maken met
de kracht die wordt uitgeoefend. Grootste spanning (sigma 1) staat dus verder op de as. De
gestippelde lijn is de schuifspanning. Als de cirkel deze lijn raakt, dan breekt het.
Interne wrijvingshoek even googelen. Quartzite heeft een hoge hoek hiervan en elke soort
steen heeft een andere hoek.
Als normaal spanningscomponenten hoog zijn breekt gesteente minder snel.
Rampen gaan toenemen in de wereld. Door satellieten kunnen we dat zien. Mensen hebben
ook gezorgd voor meer natuurrampen door invloed van mens op het landschap. Kans op
overstromingen, aardbevingen etc. neemt door ons toe.
Bij vulkanische uitbarstingen neemt vooral de kleine uitbarstingen toe, de grote blijven
redelijk constant. Menselijke invloed is vooral dus op kleinere uitbarstingen aan te tonen, niet
zozeer op de zware (gaat over de laatste 2 eeuwen, 1790 tot 1990).
Gewicht van onze bebouwing kan ook weer intensiteit van uitbarstingen beïnvloeden. Dit is
vooral bij aardbevingen een belangrijk punt.
Voorbeeld Pompeii: Explosieve eruptie (ofwel Plinaanse eruptie). Veel as kwam er bij vrij
wat ook zorgde voor klimaatveranderende evenementen. Stenenstromen kwamen ook aan te
pas die razendsnel door zwaartekracht met een snelheid van 160 km/uur over het stadje heen
gingen. As versteent als het afkoelt, dus ook lichamen als het daar overheen stroomt.
Oceanische korst is relatief silica arm. Continent korts is silica rijk (bijv 5% is rijk). Dit komt
hier in door het vormingsproces. Op de korst is continue erosie, dus zware elementen als ijzer
oxideren heel snel, lossen op en worden afgevoerd van de korst. Silica blijft achter want wordt
niet zo beïnvloed door erosie. Hier komt dus steeds meer silica terecht.
Hoe meer silica, hoe stroperiger in lava. Meer opbouw komt er in de vulkaan door de silica,
waardoor magma wordt opgebouwd in de vulkaan en met meer kracht kan worden
uitgespoten. Daaruit komt stroperige lava wat afkoelt en de druk weer doet opbouwen. Proces
begint dan opnieuw.
, Hoe hoger de viscositeit, hoe groter de weerstand tegen de stroming. Continentale vulkanen
hebben meer weerstand en zijn vaak stroperiger. Snelheid afhankelijk van mineralen,
temperatuur en druk.
Strain (Epsilon) = uitrekking en indrukking is een parameter die de mate van verandering
weergeeft. Dit kan je dus uitdrukken in percentage en meters. Dit is ook vervorming van hoek
over tijd, dus theta over tijd.
Vloeiend of stroperig materiaal leidt tot verandering van de vorm van het materiaal. Flow rate
is de functie van de verandering van de vorm of strain. Strain is de parameter die de hoek van
de verandering aangeeft. Bij de toenemende schuifspanning neemt de hoek toe (theta);
verlenging x over y. Hoofdletter Epsilon met puntje is de
verandering over tijd in ofwel meter, ofwel % per seconde.
Als iets een hoge weerstand heeft tegen vervorming, dan is de
strain rate lager dan als het een lage weerstand heeft. Dus bij een
hogere strain rate kan je iets makkelijker en sneller vervormen.
Newtoniaanse vloeistof: (water) hoe hoger de schuifspanning,
hoe sneller iets vervormt = lineair verband. Bij andere vloeistoffen dan water is het verband
niet lineair en geldt de formule dus ook niet.
Minimale schuifspanning voordat de lava gaat vervormen.
Theta = schuifspanning + weerstand en nog een ander ding (ppt op canvas).
Eenheid van viscositeit = N s/m2 = Pa*s
0.1 Pa *s = 1 P(oise).
K = kritische schuifspanning in Pa = anders dan schuifspanning, maar wel gelijk aan
drijvende schuifspanning.
De rol van silicaten is belangrijk om de viscositeit van lava te bepalen. Deze maken de
viscositeit groter (kristalrooster is 3D), lava is stroperiger, dus stroomt langzamer.
Temperamentvolle lava: steeds meer silicaten worden meegenomen en wordt steeds
stroperiger. Stroperige lava koelt sneller af.
Rheology = stromingsleer, dus bestuderen van de stroming van vloeistoffen.
Formule voor stromingssnelheid en stroperigheid lava = met strain (deformatie). Dit laat de
mate van vervorming zien.
Wat voor soort spanning wordt uitgevoerd hier? De shear (schuif) spanning/kracht. Dit is F.
Blokje wordt steeds langer. E naar E’ is mate van verlenging. De hoek theta wordt steeds
groter als de schuifspanning groter wordt.
Strain rate = deformatie snelheid in tijdseenheid. E met puntje is verandering.
Eenheid van tau (schuifspanning) = Pa.
K drukken we uit in Pa (staat na het is-teken in de formule met tau). Dit is een constante.
Formule van tau Pa*s = N * s/m2
Poise wordt gebruikt in toegepaste wetenschappen 0.1 Pa*s = 1P(oise).
Als lava afkoelt neemt de viscositeit toe, omdat hij dan dikker wordt, tot de lava niet meer kan
stromen. Dan is het steen geworden.
Stiksothropische (?) vloeistof: als het harder wordt stroomt het minder snel.
Zwaartekracht opdelen in normaalvector en schuifspanning.
Viscositeit is het micro teken. Je integreert met deze formules, niet differentiëren. Goed nog
even kijken hoe dit moet.
