Тау жыныстарының физикалық – механикалық қасиеттерін зерттеу
Тау жыныстары массивтегі геомеханикалық процестерді зерттеу кезінде ең басты роль атқаратывн ол – тау жыныстарының қасиетері. Себебі кенді ашудың, қазудың тәсілдері, механизациялау жабдықтары, аттыружұмыстарының параметрлері және ашық кенәштердегі карьер беткейлерінің орнықтылығы осы қасиеттерге тікелей байланысты болып келеді. Тау жыныстарның қасиеттерінің сандық сипаттамалары олардывң жіктелуі негізінде анықталады. Осы күнгі ғылыми-техникалық әдебиеттерден бірнеше жітемелердің түрлерін оқып-үйренуге болады, олар: В.В.Ржевский, Г.Я.Новик, И.А.Турчанинов, М.М.Протодьяконов, В.Д,Ломтадзе, М.Е.Певзнер жүйелері бар.
М.Е.Пвзнер жікемесі бойынша тау жыныстарының физикалық-химиялық,, гравитациялық, гидравликалық, акустикалық, жылулық, электрлік, магниттік, радиациялық қасиеттері бар.
Геомеханикалық процестерді зерттеуде және оларды қадағалап басқарып отыруда ең басты көңіл аударатынымыз – ол тау жыныстарның механикалық қасиеттері.
Тау жыныстарының қасиеттері олардың құрылымына және кернеулік күйлеріне байланысты әрқилы болып келеді. Мәселен, сулы құм қиыршықтарының бір-бірімен ілінісуі жоқ, яғни С =0, ал үйкеліс коэффициенті К = tg = 0,60 - 0,65 екендігі, ал құрылымы ұсақ жыныстырда C = 100 MПа және К = 0,2 болып келетіндігі тәжірибе жүзінен мәлім. Сондықтан Қаратау бассейініндегі жыныстардың физикалық-механикалық сипаттары егжей-тегжейлізерттеледі.
Жоғарыда айтылып кеткендей тау жыныстарының деформациялану кезіндегі кернеулік күйлерін сипаттайтын қаншама беріктілік теориялары болса, оның физикалық-механикалық қасиеттерін анықтайтын да бірнеше әдістемелері бар.
Тау жыныстарының екі сипаттамалар ( және С) ашық кеніш кемелерінің тұрақтылығын және жылжу процесінің параметрлерін есептегенде кеңінен пайдаланылады. Осы екі сипаттаманың қос үш түрі барлығын айта кеткен жөн, олар:
1.Жыныстардыңүлгідегі ішкі үйкеліс бұрышы - үл жәнеілінісуі - Сүл.
2.Жыныстардың массивтегі (м ,См) сипаттамалары.
3.Жыныстардың әлсіз беттердегі (әл ,Сәл) сипаттамалары.
Көп жылғы зерттеулер нәтижесінде айқындалған мәліметтерге қарасақ, бұл екі сипаттаманың ішінде ішкіүйкеліс бұрышы - көп өзгере қоймайды, яғни олардың үлгідегі массивтері мәндері бір-біріне жақын болып келеді.
Ал, жыныстардың массивтегі ілінісуіне - См олардың жарықшақтылық дәрежесі жыныстар блоктарыныңөлшемдер түрлері әсер еседе.
Ал, ашық кеніш кертпештері мен кемерлерінің опырыла құлауы, жарықшақтарға бөлінген әлсіз беттер арқылы емес, кері жаққа болса, онда См – массивтегі ілінісу былайша анықталады:
См = λСүл,
мұнда λ – жыныстардың құрылымдық әлсіздену коэффициенті және ол былайша анықталады:
Н – құлайтын призманың биіктігі, м; l – жыныстарының мөлшерлері немесе жарықшақтылықтың жиілігі; α – массивтегі жыныстардың жарықшақтылық және беріктілігіне байланысты коэффициенті.
Жыныстардың үлгідегі қасиеттерін анықтаудың мынадай үш кезеңі бар: жыныстардың ьір остік сығылу беріктігін, бір осьтік созылу беріктігін анықтау және беріктілік паспорттарын жасау.
Бір осьтік сығылудың уақытша кедергісі мына формуларымен анықталады:
δсың=Pmaz/F
мұнда Pmaz – үлгіні қирататын максимал күш, кг; F – қима ауданы, см2.
Жыныс үлгісін бір бойлық осьпен созғандағы тік кернеуді анықтау үшін әсер ететін күшті көлденең қима ауданына бөледі:
δсоз =Pmaz/S,
мұндағы Pmaz – үлгіні қирататын күш, кг; S – қысым түсетін қима ауданы, см2.
Үлгінің түрі белгілі бір геометриялық фигуоа болғанда оның орташа тығыздығы былайша анықталады:
γ=P/V
мұндағы Р – үлгінің салмағығ кг; V – үлгінің көлемі, м3.
Жыныстардың ілінісу - С және ішкі үйкеліс бұрышы (лабораторияда үлгілерді әртүрлі көлбеу бұрыштарымен (30°, 45°, 60°) кескіндегі қима аудандарына түсетін күштер арқылы тік – δ және жанама – τ кернеулердітауып анықтайды.
Тік және жанама кернеулер мына формулалар арқылы анықталады:
σ=(P/S)cosα; τ=(P/S)sinα
мұндағы, Р – үлгілерді кескендегі күш, кг; F – кесілген аудан; см2; α – кесетін күш бағыты мен ауданға түсірілген нормаль арасындағы бұрыш, град.
Жыныстардың созылуға беріктілігін анықтағаннан кейін олардың беріктілік паспорттары сызылады.