Деформируемость и прочность породных массивов.

Основной структурно - механической особенностью породных массивов являются наличие структурных ослаблений, которые можно подразделить на два основных типа. К первому относятся структурные ослабления по поверхностям большой протяженности - контактам между слоями осадочных пород литологическими разностями изверженных пород, дизъюнктивным нарушениям и тектоническим разрывам. Эти структурные ослабления вносят существенное изменение в поле начальных напряжений.

Ко второму типу относятся структурные ослабления по площадкам ограниченных размеров, каковыми являются трещины различного происхождения: тектонические, кливажные, гравитационные, выветривания, тектонические и др. Системы структурных ослаблений второго типа взаимно смещены в породном массиве и придают ему строение со слабыми связями между жесткими и прочными блоками. Размеры этих трещин и породных блоков обычно меньше размеров исследуемого массива и существенно влияют на его деформируемость и прочность. В этом случае механические свойства породного массива зависят от механических свойств ГП в образце, формы отдельности (породного блока), трещиноватости и масштабного коэффициента, т.е. размеров структурного элемента по отношению к размерам исследуемого массива.

5. Теории разрушения.

Эмпирические критерии.

Известен ряд теорий, связывающих предельное напряженное состояние в теле с хрупким разрушением. В них использовались критерии максимального напряжения, максимальной деформации, максимальной энергии деформации, максимального касательного напряжения (Кулон) или модифицированный критерий максимального касательного напряжения (Кулон - Навье). Каждая из теорий основана на экспериментальных данных или догадках и ни одна - на внутреннем механизме разрушения.

Рассмотрим эти теории:

Теория Кулона.

В этой теории постулируется, что в материале произойдёт разрушение, когда максимальное касательное напряжение в некоторой точке материала достигнет некоторой определённой величины So, которая названа прочностью при сдвиге. Если σ₁ σ ₂ σ ₂ – главные напряжения и σ₁≥ σ ₂≥ σ _3, то максимальное касательное напряжение

(5.1)

Таким образом, по теории Кулона разрушение происходит при условии

≥S₀ (5.2)

Плоскость разрушения делит пополам угол между направлениями максимального и минимального главных напряжений. Однако эта теория не всегда выполняется, в частности по отношению к плоскости разрушения. В испытаниях на сжатие поверхность разрушения составляет с направлением наибольшего (сжимающего) напряжения угол меньше 45° , а при растяжении образцов угол между поверхностью и направлением минимального напряжения около 90°.