Деформации горных пород.

В механике под деформацией твердого тела понимают изменение формы или размера тела под действием напряжения, т.е. изменение первоначального взаимного расположения частиц, слагающих тело.

Деформацией горных пород называется изменение их первоначальной формы и объёма под влиянием напряжений в земной коре, вызванных тектоническими движениями, колебаниями температуры, силой тяжести и др. причинами. Нарушение первоначального залегания горных пород называется дислокацией.

Характер деформации горных пород определяется следующими основными факторами:

1) Величиной и длительностью нагрузки.

2) Отношением самой породы к этой нагрузке.

3) Высоким давлением и высокой температурой больших глубин.

Механические свойства твердых тел зависят как от их строения, так и от внешних сил. Среди последних, большое значение имеют температура растворителя и адсорбирующиеся жидкости, всестороннее давление, объем деформации, характер напряженного состояния тела. Так повышение (t°), соприкосновения тел с растворителем или с жидкостью, адсорбируемой телом, способствует увеличению пластичности твёрдых тел. При повышении Рдаже хрупкие тела становятся пластичными. Повышение Vдеформации приводит к снижению, а медленная деформация, наоборот, к повышению пластичности. Поэтому тело, ведущее себя при быстром механическом воздействии как хрупкое, при медленном воздействии малых напряжений может значительно деформироваться.

Наиболее благоприятным для проявления пластичности является сжатие, т.к. пластичность появляется за счёт уменьшения объёма тела, а расстояние, наоборот, увеличивает хрупкость.

Простейшими видами нагрузок является растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб и кручение. В зависимости от характера напряжений различают 3 типа деформаций – упругие, пластичные и деформации разрушения.

Когда тело подвергается действию силы, сначала возникает упругая деформация, при которой временно изменяющаяся форма и объём восстанавливаются с прекращением воздействия. При дальнейшем нарастании напряжения за пределом упругости появляется пластическая деформация, которая характеризуется остающимся после снятия силы изменением формы и объёма тела без нарушения сплошности материала. Наконец, когда увеличивающееся действие силы превысит предел прочности, материала, пластическая деформация переходит в разрушение. Происходит разрыв сплошности, разрушение исходного материала.

Для наглядности представления явлений деформации твёрдых тел в современной геологии введена теоретическая вспомогательная форма – эллипсоид деформации, которая даёт возможность представить соотношения явлений напряжения и деформации. При анализе деформации за исходную идеальную форму тела берётся шар внутри слоя или массива породы. Если мысленно шар вписать в куб соответствующего размера, то после деформации шар превратится в 2^х или 3^х –осный эллипсоид, а куб в параллелепипед. Эллипсоид деформации позволяет объяснить явления пластической и упругой деформации, а так же выявить направления сокращения и удлинения материала.

Горные породы, представляющие собой физические тела, испытывают все виды деформаций, но проявляются в них только пластические и разрывные деформации.