Влияние слабых плоскостей на разрушение твердых тел.

В макроскопическом масштабе большинство горных пород содержит слабые плоскости, которые влияют на механические свойства пород, делая их механически анизотропными. Кроме того, имеется анизотропия в строении минералов (слоистость и др.), которая может сказываться на свойствах пород в макроскопическом и мегаскопическом масштабах. Этими слабыми плоскостями могут быть спаи, сбросы, трещины, а в породах состоящих из пластов, и в слоистых породах - прослойки между пластами и слои с более низкой прочностью.

поверхность разрушения

рис. 9.1 Спай в объеме горных пород

Рассмотрим объём ГЦ, содержащий спай, ориентированный под углом φ к направлению наибольшего сжимающего напряжения σ₁ (рис 9.1) и пусть огибающая Мора для сплошной породы представлена линией (рис. 9.2), а для породы со спаем - линией CD. Для данной системы приложенных напряжений с кругом Мора (σ₃ σ₁) и при ориентации трещины под таким углом ψ, что 2ψ<2ψ₁ или больше π-2β₂ порода будет разрушаться перпендикулярно плоскости спая. Если же 2β лежит между 2β₁ и 2β₂, то порода будет разрушаться по плоскости спая. Если коэффициент внутреннего трения μ =tgφctg2ψ для спая существенно меньше, чем для породы, то область возможных углов, для которых разрушение будет происходить в перпендикулярном к плоскости спая направлении, а не вдоль него, сильно ограничена.

Если в объёме ГП содержится ряд плоскостей спаев с одинаковыми огибающими, и если круг напряжений пересекает огибающую, то область углов ψ, для которых разрушение не будет происходить в плоскости спая, становится

очень малой. Для конечного объёма пород с рядами случайно ориентированных систем спаев допустимый круг напряжений, т.е.

круг, для которого разрушение еще не произойдет, должен лежать внутри огибающих, соответствующих данным системам. Для находящихся в естественном состоянии породы с плоскостями слоев или с другими слабыми плоскостями геологической природы сведенья об испытаниях по определению огибающей Мода нет. Тем не менее, изложенные здесь выводы позволяют сделать вывод о том, что разрушения располагаются в слабых плоскостях, а не в бездефектной породе.