Вторичные формы залегания горных пород

Деформация и разрушение

При приложении нагрузки тело изменяет форму, т. е. деформируется. В качестве действующей силы, приводящей к появлению большинства деформаций горных пород, выступает стресс – однонаправленное давление тектонической природы. Если при снятии напряжения тело восстанавливает свою форму, то такую деформацию называют упругой, в противном случае, говорят о пластичной (остаточной) деформации. Предел упругости – нагрузка, выше которой тело теряет упругие свойства. При этом, вязкость – это способность тела противостоять нарастанию пластической деформации.

Все возможные виды деформаций можно свести к комбинации трех их типов (рис.57): растяжение, сжатие и сдвиг. При простом сдвиге (рис.58) расстояние по вертикали между двумя горизонтальными гранями квадрата не изменяется (расстояние ВС). Такой вид деформации горных пород практически не встречается. Чистый сдвиг характеризуется равенством сторон четырехугольников до деформации и после нее (рис.57, в). Горизонтальные стрелки (рис.57, в) – это действующие силы, а вертикальные – реактивные, они нужны чтобы тело не вращалось при сдвиге.

Рис. 57. Различные виды деформаций (Михайлов, 1984).

а - растяжение; б - сжатие; в - чистый сдвиг; г - изгиб; д - кручение; сплошные стрелки - действующие силы; пунктирные - смещения

Рис. 58. Деформация простого сдвига (Белоусов, 1986).

Квадратный элемент ОАВС, выделенный осями х, у, перекосился на угол γ и превратился в параллелограмм ΟΑ ₁ Β ₁ C

Разрушения по характеру проявлений подразделяется на хрупкие (рис.59), протекающее без остаточной деформации, и вязкие (рис.60), когда перед разрушением тело испытывает пластичную деформацию.

Рис. 59. Хрупкое разрушение при растяжении (а), сжатии (б) и сдвиге (в) (Михайлов, 1984).

1 - активная пара сил; 2 - реактивная

Рис. 60. Вязкое разрушение при растяжении (а), сжатии (б), сдвиге (в) (Михайлов, 1984). 1, 2 - см. рис. 59

При хрупких разрушениях формируются трещины отрыва, а при вязких – скалывания.

На характер деформации влияет множество факторов:

· однородность и неоднородность горных пород;

· температура – с ее повышением понижается вязкость, и разрушение скалывания становится более вероятным;

· повышение всестороннего давления приводит к увеличению вязкости;

· одновременное повышение температуры и давления с глубиной, делает возможными значительные пластические деформации без разрыва сплошности;

· скалывающие напряжения понижают вязкость;

· фактор времени – при длительной нагрузке хрупкие тела ведут себя как пластичные;

· поровые воды (воздействуют разнообразно).

Дата добавления: 2015-07-08