Слайд 1ЛЕКЦИЯ № 7
Оценка структурного ослабления массива горных пород. Особенности деформирования
и разрушения массива
Слайд 2План лекции
Характеристики ослабления массива.
Виды воздействия нарушений на массив.
Структурное ослабление массива.
Механические
свойства пород.
Слайд 3Структурное ослабление горных пород
Структурная неоднородность массива горных пород проявляется в
его прочностных и деформационных свойствах двояко: непосредственно и опосредственно (косвенно).
Если размеры исследуемого объема пород (или объекта в массиве пород) соразмерны с величиной структурного блока i-го масштабного уровня, то:
♦ разрывные нарушения i-го, (i - 1)-го и т.д. масштабных уровней будут влиять на состояние и свойства массива непосредственно;
♦ разрывные нарушения (i+1)-го, (i+2)-го и т.д. масштабных уровней косвенно влияют на состояние и свойства массива или объекта.
Слайд 4Непосредственное воздействие
воздействие разрывного нарушения проявляется в том, что это
нарушение (тектоническая трещина, дайка и т.п.), имеющее конечную ширину раскрытия,
пересекает исследуемый массив или объект полностью и образует в нем аномальную по прочностным и деформационным характеристикам область.
Слайд 5Косвенное воздействие
разрывных трещин на объект проявляется при соотношениях Lоб/Lcтр
более 5,5 и заключается в снижении прочности массива пород и
изменении характера его деформирования. В этом случае учет влияния трещин на состояние массива или объекта производится по совокупности путем изучения одновременного влияния всех имеющихся систем трещин на прочностные и деформационные свойства массива пород.
Слайд 6Хрупкие материалы отличаются весьма низким сопротивлением растяжению (отрыву). Этим объясняется
свойство горных пород разрушаться в форме отрыва при самых различных
напряженных состояниях, в том числе и при всестороннем неравномерном сжатии.
Слайд 7В наиболее слабых участках структурных блоков, ограниченных трещинами разрыва, появляются
сколовые трещины.
Прочность массива на сдвиг (разрыв) в значительной степени
определяется наличием трещин вдоль линии сдвига(разрыва).
Sтр1,2,3-площади сдвига по трещинам
P- срезающее усилие.
См∙S=Стр∙∑Sтрi+Ск(S-∑ Sтрi),
Где См - сцепление пород в массиве
Ск - сцепление пород в куске(образце)
Стр - сцепление пород по трещинам
S - общая площадь сдвига
Sтрi - суммарная площадь трещин.
Слайд 8Коэффициент структурного ослабления:
Кстр =
С-предел прочности на срез или сдвиг
Кстр=
0,2-0,4
Пример: По данным ВНИМИ для апатитовых месторождений С=3,0 МПа, Стр=0,3-площадь
межтрещенных участов-30%,трещин-70%. Тогда См∙1=0,3∙0,7+3∙0,3; См=1,1 МПа
Кстр=
Слайд 9Факторы, влияющие на “Кстр”
Кстр = f (
λ, f, C,
Y, V)
- количество элементарных боков, слагающих элемент конструкции;
H-элемент в натуре;
h
- размер элементарного блока;
λ - угол падения определенных трещин;
f - коэффициент крепости пород;
C-сцепление;
Y – угол внутреннего трения (ширина трещин, минеральный заполнитель, шероховатость стенок, волокнистость);
V - характер напряженного состояния (одноосное, объемное).
Слайд 10Механические свойства пород
Прочностные, деформационные, физико-технические.
Прочностные свойства определяют падение пород в
различных условиях (пределы прочности на растяжение, сжатие, изгиб, срез со
сжатием длительная прочность, хрупкость, пластичность, вязкость)
Деформационные свойства определяют способность породы деформироваться, в том числе при длительном напряжении (упругость, ползучесть, релаксация).
Слайд 11Испытание свойств пород.
Испытание предусматривает подготовительный период, который включает 4 этапа:
Выбор
места отбора проб
Отбор проб
Консервация и транспортировка
Изготовление образцов
Слайд 12Недостатки натурных исследований:
трудность проведения;
неудовлетворенная обработка поверхностей испытуемых тел, выделенных в
массиве;
относительно малые размеры испытуемого объекта;
обычно небольшое число опытов.
Слайд 13Недостатки лабораторных исследований.
несовершенство методики отбора образцов и методики испытания прочностных
и деформационных характеристик ;
ограниченность числа мест отбора образцов всегда являются
достаточно представительны ;
отбор проб в выработках приводит к тому, что испытания образцов ведутся уже при повторных нагрузках;
пробы, не смотря на парафинирование в процессе транспортировки, хранении, изготовлении образцов изменяют естественную влажность;
при отбое проб и изготовлении образцов неизбежно отбираются наиболее прочные части, поскольку наиболее слабые , трещиноватые и имеющие другие дефекты разрушаются;
при испытании образцов трудно избежать перекосов вследствие неточности обработки проб, несоосности приложения нагрузок, влияния концентрации напряжений в метах приложения захватов и др.
Слайд 14Испытание на одноосное сжатие
1-плита пресса
2-образец
P- разрушающая нагрузка
Слайд 15Условия испытания
1-сухое трение;
2-со смазкой торцов (имитируется наличие пластичных прослоек на
торцах).
Предел прочности одной и той же горной породы имеет различные
значения в зависимости от способа нагружения (режима испытания), вида напряженного состояния и некоторых других факторов.
Слайд 16Контрольные вопросы:
Каким образом структурная неоднородность влияет на свойства горных пород?
Перечислите
схемы воздействия разрывных нарушений на массив.
Охарактеризуйте механизм разрушения хрупких пород.
Перечислите
недостатки натурных наблюдений.
Как имитируются пластичные прослойки при испытаниях образцов?