www.geomehanika.org


Состояние горных пород массива

Главная О сайте В гости к Инсену Турмалин Обратная связь Карта сайта
Геомеханика  OS.BABO


Cәбденбекұлы Ө.,
доктор технических наук,
профессор

МЕТОД Õ.S.ВАВО
В ГЕОМЕХАНИКЕ
И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ НА ПРАКТИКЕ

2. Состояние горных пород массива

Взаимосвязь между объемом и весом любого тела на Земле, как известно из физики [885], имеет вид

Р /g = ρV,                          (16.1)

где P – вес и g – ускорение при его свободном падении;
              ρ – плотность тела и V – его объем.

Если принимать в последнем равенстве g = 1, то будет P = ρV. Теперь можно принимать ρ = γ,   γ  − объмный вес, так как объемы обоих тел одинаковы и отличаются друг от друга только плотностью. Следовательно и веса их будут тоже разные и поэтому будет

P′ = γV.                         (26.2)

В условиях недр Земли объем высотой Н м с площадью основания 1 м² принимается как тело весом P = γH. Это вес столба породы высотой H м площадью поперечнего сечения 1 м² или вес тела расположенного на площадке 1 м² , которая находится на глубине Н м. Если все точки таких площадей расплолгаются на одном горизонте их совокупность можно называть горизонтальной площадью.

В земной коре, единичные площадки принимающие γН, могут быть не только горизонтальными, но и иметь углы наклона в предалах 0 ≤ βi ≤ 90°. Однако, не зависимо от изменения угла наклона, величины единичных площадок остаются постоянными (напр. 1 м²). Если одну сторону единичной площадки оставить в первоначальном положении и противоположную сторону опустить или поднять так, чтобы плоскость наклонилась на угол βi, то ее проекция на горизонтальной площадке будет соsβi. Теперь вес приходящий на эту площадку определяется как

Рi = γН соsβi                        (36.3)

В недрах Земли единичных площадок, расположенных на глубине Н бесконечное множество и расположенные на них весообразующие объемы притянуты к центру Земли. Поэтому эти объемы взаимодействуя друг с другом образуют боковое давление. Вес объема Pi, расположеннного на одной единичной площадке, образует боковое давление Pб. Отношение

mб = Pб / Pi                        (46.4)

является коэффициентом бокового давления. Величины Pб и Pi определяются экспериментально.

В зависимости от величины действующих нагрузок, горные породы будут находится в условиях упругого или пластичекого состояния. Находящиеся в упругом состоянии горные породы после снятия нагрузки могут вернуться в первоначальное состояние. Горные породы находящиеся в условиях пластического состояния, после снятия приложенной нагрузки, остаются в той форме которая была в нагруженном состоянии. В зависимости от условий указанных состояния горных пород их коэффициенты бокового распора определяются в виде двух зависимостей [989]:

для пород упругого состояния

mб = ν ⁄ (l - ν),                         (56.5)

где εl⁄ε - коэффициент поперечной деформации;
           εl =  Δb/b – сравнительный коэффициент поперечной деформации;
           ε = Δl ⁄ l – сравнительный коэффициент продольной деформации;
           b, Δb –ширина испытываемого образца и величина изменения ширины в процессе испытания;
           l, Δl – длина испытываемого образца и величина изменения длины в процессе испытания [1028];

для породы в условиях предельного состояния прочности

mб = (σni − τni tgφi) ⁄ (σni + τ ni ctg φi),                        (66.6)

где      σni, τni – нормальное касательное напряжении на единичных площадках поверхностей сдвига;
           φi = 45°– 0,5 ρi ;
           ρi – угол внутреннего трения горной породы.

Состояние горных пород массива находится в зависимости от тектонических и механических процессов, проистекающие в самом массиве. Например, под влиянием тектонических процессов, происходящих в одной части Земли, в другой ее части значения бокового давления могут быть значительно выше чем определяемые по приведенным расчетным формулам. Причиной этому служит способность массива смещаться по поверхностям сдвига относительно малопрочных пород в сторону наименьшего сопротивления. В результате чего значения боковых напряжений могут значительно превысить сопротивляемость на сжатие относительно малопрочных пород. В таких условиях боковые напряжения могут оказаться более чем в 1,5-2,0 раза значительнее по сравнению с напряжениями вонзникащими при воздействии вертикального давления.

Состояние горных пород в массиве тесно связано с их прочностными свойствами. Отмеченные значения бокового давления могут возникнуть на уровне ниже определенной глубины. В массиве на уровне, выше этой глубины, формируются растягивающие напряжения. Напряжения, образующиеся в горных породах на этом уровне, под воздействием величины одноосного σсж сжатия, с уменьшением глубины, на глубине Нж , постепенно переходят в прочность на растяжение σсж – высота вертикального откоса). Горные породы, расположенные выше этого уровня, хотя в вертикальном направлении и будут находиться в условиях сжатия, в горизонтальном направлении испытывают растяжение. Величина напряжения этого столба породы

σтт = εЕ
и

ε = Δl/l,

где   σтт – напряжение воздействия вертикального веса столба породы;
                l = Нж – высота столба породы, образуюшей вертикальный откос.

Тогда величина коэффициента позволяющего оценить устойчивость столба породы высотой Нж будет

n = σс/σтт.

Если будет соблюдаться условие σс > σтт, то обеспечивается устойчивость столба породы. Соблюдения равенства σс = σтт соответствует упругому состоянию столба породы. При σс < σтт столб породы теряет устойчивость и под ним образуется поверхность сдвига, что создает благоприятное условие для его перемещения. Тогда образуется вертикальный откос высотой Нж на уровне земной поверхности и объем на единичной площадке может обрушиться.


<<1. Физика прочности горных пород на сжатие
3. Виды трещин в массиве>>
4. Методы определения величин коэффициентов, ослабляющих прочность горных пород трещинами>>
5. Зависимость напряженности массива от взаиморасположения слоев пород>>
6. Совершенствованный паспорт прочности горных пород>>
7. Деформируемость горных пород и методы определения их контуров в массиве>>
8. Уравнения кривых поверхностей сдвигов в массиве горных пород>>
9. Область применения метода Õ.S.BABO>>
10. Пример практического использования метода Õ.S.BABO>>
Список использованных источников>>



HTML C уважением, для читателей сайта   WWW.GEOMEHANIKA.ORG


подняться на верх







60-69
70-79
80-89
90-99
2000



«Арал» сегодня. «Арал-Каспий» завтра?»

«В защиту Китая,
России и США»






Проблемы
геомеханики. § 1.
Проблемы
геомеханики. § 2.
Проблемы
геомеханики. § 3.
Проблемы
геомеханики. § 4.






«Как и где использовать и применять
« Геомеханику Õ.S. BABO.»»