10. Теории разрушения горных пород.

Разрушение горных пород – разрыв связи между атомами и ионами кристаллической решётки. Механические разрушения горных пород наиболее часто описываются теориями Мора, Гриффитса и кинетической теории прочности. Наиболее распространённой является теория Мора, которая основана на зависимости между касательными и нормальными напряжениями в каждой точке тела, которое находится в объёмном напряжённом состоянии. По этой теории разрушение наступает тогда, когда либо касательное напряжение привысит предельного значения, либо, когда нормальное напряжение привысит предел прочности при растяжении. Связь между нормальным и касательным напряжением представляется графически с помощью кругов. Теория Гриффитса используется для описания разрушения хрупких горных пород, не склонных к проявлению пластических деформаций. Согласно этой теории, решающее значение для начало разрушения имеют критические трещины в объёме этого тела. Обычно на краях трещин возникают концентрации напряжений, значительно превышающие среднее значение напряжений, приложенное к телу. Как только напряжение превышает придел прочности породы при растяжении в данной точке, то трещина начнёт развиваться, что приведёт к разрушению пород. Теория кинетической прочности, согласно этой теории разрушение образца, при его механическом нагружении, происходит не только при достаточной прочности, но и при более низких нагрузках. В этом случае необходимы более длительные воздействия. Т. е. разрушение горных пород рассматривается как процесс, развивающийся во времени и начинающийся с момента приложения механического воздействия и заканчивающийся разрушением горной породы.

11. Упругие свойства горных пород.

Деформацией называется изменение формы и объёма тела возникающего вследствие воздействия на него механических, тепловых и некоторых других факторов. Различают упругие и пластические деформации. Упругой считается такая деформация, если она исчезает после устранения вызвавших её возмущения. Основными свойствами гонных пород являются: 1) модуль упругости (модуль Юнга) – Е. Представляет собой отношение нормального напряжения к относительно линейной деформации. Е=σ_п/ε. Изменяется в пределах от 1-3*10³ до 1-3*10⁸. 2) Модуль сдвига, представляющий собой отношение касательного напряжения к относительному сдвигу. G=τ/θ. 3) Модуль объёмной упругости (к), равен отношению равномерного всестороннего напряжения к относительно упругому изменению объёма. к = σ/∆V. 4) Коэффициент поперечных деформаций (μ) или коэффициент Пуассона, является мерой пропорциональности между относительными деформациями в направлении перпендикулярном к вектору приложенной нагрузки и параллельно ему. Изменяется от 0 до 0,5.

12. Связь между деформациями и напряжениями.

Деформацией называется изменение формы и объёма тела возникающего вследствие воздействия на него механических, тепловых и некоторых других факторов. Если в горной породе приложена некоторая сила, то в ней возникают внутренние усилия и интенсивность распределения этих усилий в объёме породы называется напряжением. Массив горных пород находится в напряжённо-деформированном состоянии. Связь между напряжением и деформацией описывается законом Гука: σ = Е*ε. Где Е – модуль упругости, ε - линейная деформация. Величина и характер деформации любого твёрдого тела зависит от типа и величины приложенного напряжения. Увеличении нагрузок приводит к возрастанию деформации и в пределе к разрушению породы. Деформации могут быть упругие, упругопластические и пластические. При упругих деформациях наблюдается прямая пропорциональная зависимость между напряжением и упругими деформациями. В этом случае в породе накапливается патанцеальная энергия, которая после прекращения действия внешних сил, возвращает деформируемый объём в исходное положение. Упругопластические деформации характеризуются нелинейной зависимостью напряжения от деформации. В пластических деформациях после прекращения действия внешних сил, деформация не исчезает.