Глава III

СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

§ 11. Параметры состояния

В § 5 было дано простейшее подразделение горных пород на: связные, сыпучие и плывучие. Это — агрегатные состояния пород з узком смысле. В каждом из этих состояний порода характери­зуется некоторой совокупностью свойств, изменение которых, одно­го или нескольких, не меняет данного агрегатного состояния.

Однако, в более общем случае и связная, и сыпучая, и плквучйя породы могут находиться каждая во многих состояниях или, точнее, могут иметь каждая бесконечное множество состояний. При этом небольшое изменение хотя бы одного свойства породы вызывает из­менение ее состояния.

Величины, характеризующие свойства горной породы (и вообще материи), меняющиеся вместе с ее состоянием, являются функциями состояния. Числовые значения этих функций, ртвечающие опреде­ленным состояниям тела, называются параметрами состояния. В этой главе рассматриваются наиболее важные параметры, с которыми приходится оперировать в механике горных пород. f ~

В § 4 были перечислены функции состояния тела, не находяще­гося в движении. Они составляют десять скалярных величин (плот­ность, шесть величин тензора напряжений, температура, внутренняя энергия и коэфициент теплопроводности), для определения которых должно быть составлено соответствующее число уравнений.

Однако в механике горных пород пока не приходится прибегать к решению задач в столь общей форме. Здесь рассматриваются бо­лее частные задачи, когда изменяются значения одного или, ред|СО, двух параметров, а числовые значения остальных принимаются 'tkb стоянными. Основной из таких задач является исследование измене­ний тензора напряжений.

§ 12. Об изменении состояний горной породы

В § 9 было отмечено, что' при описании состояния неоднородной среды, каковою является горная порода, можно пользоваться сред­ними значениями параметров при учете момента 2-го порядка. Таким образом, если число параметров состояния — т, то данная область массива для данного момента времени будет охарактеризована 2т величинами.

Совокупность всех этих величин можно выразить точкой в так называемом фазовом пространстве. Эта точка, называемая фазовой, имеет q_t = 2т координат и характеризует состояние рассматриваемой области массива в данный момент времени

Вследствие физических и других процессов координаты фазовой точки с течением времени изменяются, и, таким образом, в общем случае получается-

Я ,=/(*)

Другими словами, среда (породы массива) проходит через ряд со­стояний, каждое из которых характеризуется своей фазовой точкой. Соединяя эти точки, получим фазовую линию, отображающую изме­нение состояний среды с течением времени. Отыскание определенной фазовой точки на данной фазовой линии связано с определением вероятности нахождения этой точки в данном элементе „объема* фазового пространства и составляет задачу статистической физи­ки [4].

Механика горных пород еще не располагает достаточным стати­стически обработанным материалом для того, чтобы использовать теорию фазового пространства Это должно составить задачу бли­жайшего будущего.