Акустические свойства горных пород

Деформационные свойства горных пород

К деформационным свойствам горных пород относятся их упругость и пластичность. Эти свойства пород проявляются в результате воздействия на них напряжений природного или техногенного происхождения.

Упругие свойства горных пород характеризуются модулем упругости Епри одноосном напряженном состоянии (модулем продольной упругости или иначе модулем Юнга), модулем сдвига G, модулем объемной упругости Ки коэффициентом по­перечных деформаций ν (коэффициентом Пуассона).

Модуль упругости Е представляет собой отношение нор­мального напряжения σк относительной линейной деформа­ции образца ε в направлении действия приложенной на­грузки:

Е = σ/ε.

Модуль сдвига G — отношение касательного напряжения τ к относительному сдвигу.

Упругое деформирование представляет собой частный слу­чай поведения пород до некоторого значения напряжений, на­зываемого пределом упругости, когда деформации носят чисто упругий характер и исчезают после снятия нагрузки. За пре­делом упругости происходит пластическое деформирование с образованием необратимых остаточных деформаций. Для ха­рактеристики этого процесса применяют более общий показа­тель— модуль деформации, представляющий собой отношение приращений напряжений к соответствующему приращению вы­зываемых ими деформаций:

Пластические свойства могут быть также охарактеризованы коэффициентом пластичности, для вычисления которого пред­ложено несколько подходов. Один из них, получивший широкое признание, заключается в определении коэффициента пластичности как отношения пол­ной деформации до предела прочности материала к упругой деформации, т. е. до предела упругости.

Разрушение пород может осуществиться и на этапе упругой и на этапе пластической деформации (не обязательно после пластической). И тогда разрушение хрупкое или вязкое.

Проявление хрупкости горных пород существенно зависит от режима приложения нагрузок. Динамические, ударные на­грузки приводят породы к хрупкому разрушению, тогда как длительное приложение даже сравнительно небольших нагру­зок может вызывать пластические деформации.

Акустические свойства пород определяют условия распростране­ния в горных породах упругих колебаний. Они характеризу­ются скоростью распространения упругих волн v и коэффици­ентом затухания а.

Среди различного вида упругих колебаний в твердых телах наибольший интерес представляют продольные, поперечные и поверхностные.

С ростом сжимающих нагрузок скорости упругих волн в горных породах, как правило, возрастают. Эту зависимость и используют при изучении напряженного состояния породного массива.

Дата добавления: 2014-12-07