Основные факторы, влияющие на деформационные свойства пород

Полная диаграмма деформирования пород.

Для обоснования геомеханических процессов происходящих в породах вокруг подземных горных выработок, обычно пользуются полной диаграммой деформирования пород (рис. 2.17). Данная диаграмма характеризует деформационные и прочностные свойства горных пород в допредельном и запредельном состояниях.

Рис. 2.17. Полная диаграмма деформирования горных пород

На участке ОА происходит закрытие микротрещин и пор, модуль упругости Е увеличивается. Зависимость между e₁ и s не пропорциональная. На участке АВ происходит упругое сжатие минерального скелета образца с постоянным модулем упругости.

На этом участке нагружения связь между выражается законом Гука . На участке ВС происходит образование микротрещин, и зависимость между напряжением и деформацией не пропорциональная. Ближе к точке С происходит лавинообразное Раскрытие трещин и в точке С образец разрушается. Величина напряжений s_пр является пределом прочности породы на одноосном сжатии. Отношение – называют модулем деформации пород. Область OCF – называется допредельной прочностью породы (при одноосном сжатии), область FCДЕ – запредельная прочность. Отношение - называют модулем спада породы.

Угол , угол

Прочность EL – называют остаточной. Исходя из вышеизложенного можно записать

, (2.20)

где – допредельная деформация, (отрезок OF);

– запредельная деформация, (отрезок FN).

Модуль спада М иначе еще называют запредельным модулем деформации. Он характеризует склонность горных пород к крупному разрушению, которая увеличивается с увеличением М. Соответственно, порода, у которой М=0, является идеально пластичной, порода с М® ¥ – идеально хрупкая. Свойства хрупкого (запредельного) разрушения пород, обычно оцениваются коэффициентом хрупкости К _хр, который в свою очередь определяется из выражения

, (2.21)

где – работа упругих деформаций на пределе прочности (в допредельной области);

– работа необратимых деформаций в запредельной области.

Породы, обладающие свойством накапливать большую потенциальную энергию, не деформируясь и мгновенно разрушаться (с достаточно большим показателем М) склонны к горным ударам и другим динамическим проявлениям. Поэтому диаграмма деформирования пород представляет достаточно ценную информацию о их индивидуальных свойствах в процессе проведения подземных горных выработок.

Деформационные свойства горных пород зависят от вещественного состава, структуры, текстуры, влажности, температуры, давления, характера приложения нагрузки

Деформационные свойства горных пород также зависят от направления действия усилия по отношению к направлению слоистости, трещиноватости. Также на модуль упругости и модуль сдвига существенное влияние оказывает характер приложения нагрузки. Так динамические модули упругости в 1,1-1,6 раза больше статических.

У глинистых мокрых пород на их приобретение ими упругих свойств существенное влияние оказывает увеличение их замораживания.

Рис. Зависимость Рис. Зависимость

Е (1) и n (2) от r₀ Е (1) и n (2) от r

Рис. Зависимость Рис. 1 – прочные породы

(1) породы размокшей 2 – глинистые породы

(2) неразмокшей

Деформационные свойства горных пород определяются в основном на их образцах с помощью гидравлических прессов и индикаторов часового типа и датчиков различных конструкций, а также с помощью ультразвуковых приборов типа УКБ-1М, УК-10П, ДУК-20, ДУК-66.

Дата добавления: 2014-01-07