5.Напряжения и деформации в горных породах. Масштабная классификация напряжений в горных породах.

Как известно из физики твердого тела, между ионами в кристаллической решетке любого вещества существуют силы взаимного притяжения и силы взаимного отталкивания. Именно благодаря этому при воздействии на породу внешних сил, стремящихся сдвинуть с нейтрального положения ионы в решетки вещества в одну или другую сторону, в породе возникают внутренние силы, противодействующие внешним. Поверхностная плотность внутренних сил называется напряжение, оно как и сила,- величина векторная:

Если внешние силы действуют на породу только в направлении одной оси, то они называются -одноосное напряженное состояние, а действующие в направлении двух осей плоское напряженное состояние. Действие сил по трем осям приводит к объемному напряженному состоянию породы, которое в случае равенства всех сил называется гидростатическим. Напряжения, направленные перпендикулярно к рассматриваемой площадке S,- нормальные, напряжения, возникающие вдоль площадки S-касательные. Внутреннее напряженное состояние рассматриваемого объема породы будет описываться девятью компонентами(векторами) напряжений. Все вмести они представляют тензор напряжений

.

После снятия воздействующего поля в породе могут быть обнаружены остаточные напряжения. Под воздействием внешних сил горная порода подвергается деформациям- изменению линейных размеров, объема и формы. Деформации соответствуют нормальным напряжениям, выражаются через относительное изменение линейных размеров образца и называются относительными линейными. Деформации, соответствующие касательным напряжениям, выражаются через угол сдвига Линейные деформации, происходящие по направлению действующей силы, называются продольными, перпендикулярно ей -поперечными. Деформации, не приводящие к разрушению бывают упругие и пластичные.

6.Упругие свойства минералов и горных пород. Закон Гука для минералов и горных пород. Параметры упругости.

Упругие свойства проявляются в способности пород восстанавливать исходную форму и размеры после снятия нагрузки. Полное восстановление размеров и формы возможно только в пределах упругих деформаций. Напряжения, при которых начинаются пластические деформации, называются пределом упругости, являющимися одним из параметров упругости горных пород. Е-модуль продольной упругости( модуль юнга)

G- модуль сдвига, коэффициент пропорциональности между касательными напряжениями и соответствующей упругой деформацией

Модуль объемного сжатия

Модули Е,G и К выражаются в паскалях. Модули представляют собой коэффициенты пропорциональности между напряжением и деформациями разных видов [продольная сжатия (или растяжения), сдвига, объемная сжатия (или растяжения)] в области действия закона Гука. Закон Гука - Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации. Упругость оценивается параметрами упругости — коэффициентом пропорциональности между напряжениями и соответствующими им упругими деформациями. Параметры упругости : модуль Юнга (Е), модуль сдвига (G) и коэффициент Пуассона (n), связанные между собой уравнением G = Е/2(1-2n).