Закономерности снижения прочности горных пород во времени

Работа направлена на изучение прочности горных пород и закономерностей, протекающих во времени.

Деформацию горных пород во времени следует рассматривать как результат изменения структуры, одновременного развития дефектов и переориентации минеральных частиц. Для прогноза реологических процессов необходимо использовать соотношения, разработанные Ю.К.Зарецким и С.С.Вяловым в рамках структурной механики грунтов. Скорость сдвиговых деформаций определяется из уравнения Ю.К.Зарецкого

, (1)

где η₀ - начальная вязкость, зависящая от структуры, плотности, влажности и температуры;

δ - безразмерный параметр;

τ, τ₀, τ_∞ - текущее, мгновенное и длительное сопротивление пород сдвигу, МПа;

T_Р - параметр, имеющий размерность времени.

Из формулы (1) вытекает уравнение длительной прочности

, (2)

где t_Р - момент разрушения горной породы.

Данное уравнение является наиболее универсальным, так как определено на всей числовой оси времени от t = 0 до t = ∞.
Достоинством такого подхода является возможность установления зависимости между временем начала пластического течения t_Р и скоростью сдвиговых деформаций ∂γ/part;t , что позволит прогнозировать скорость развития оползневых деформаций.

При формировании бортов карьеров происходит разгрузка массива в пределах призм возможного обрушение и связанное с этим разуплотнение глинистых пород. Влияние разуплотнения изучается путем проведения лабораторных и натурных исследований, в результате которых устанавливаются закономерности снижения сопротивления пород сдвигу. Г.Л.Фисенко отмечал, что причиной многих оползневых явлений служит совместное развитие процессов набухания и ползучести глинистых пород в бортах карьеров.

В анизотропных массивах явление разуплотнения и снижение прочности отмечается в приконтактных зонах, где существуют множественные структурные дефекты различного характера. Экспериментально установлено, что воздействие касательных напряжений ускоряет процесс разуплотнения, а исходное переуплотненное состояние не сказывается на скорости установившейся ползучести.

Вопросы количественной оценки влияния набухания на сопротивление глинистых пород сдвигу исследовались институтами ВНИМИ, ВИОГЕМ, УкрНИИПроект. Процесс набухания рассматривается во времени, совместно с ползучестью. Склонность к набуханию обусловлена гидрофильностью глинистых пород и увеличением их влажности. Набухание пород в прибортовом массиве приводит к уменьшению сопротивления пород сдвигу лишь в нижней части поверхности скольжения.

Для оценки снижения во времени сопротивления сдвигу глинистых пород А.Н. Могилко предложены формулы

, (3)

где k₀ - мгновенное сцепление горной породы, МПа;

A и B - эмпирические константы, сек ^-1;

η_(t) - показатель степени, представляющий собой линейную функцию времени, характеризующую вязкость материала.

Для описания процесса снижения прочности пород во времени в ряде случаев удобно использовать экспоненциальную функцию

, (4)

где k₀ и k_∞ - мгновенное и длительное сцепление горной породы, МПа;

τ₀ и τ_∞ - мгновенная и длительная прочность горной породы, МПа;

λ, χ - эмпирические коэффициенты.

Библиографический список

1. Канлыбаева Ж.М., Бакитов К.Б., Джанбуршина К.Ш. Физико-механические свойства горных пород и их влияние на процесс сдвижения массива. - М, "Наука", 1972.
   
2. Слесарев В.Д. Управление горным давлением при разработке угольных пластов Донецского бассейна. - М, "Углетехиздат", 1958.
   

1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
   
2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
   
3. Комплексное использование природных ресурсов
   
4. Современные вопросы геологии
   
5. Физика горных пород
   
6. Новые технологии в природопользовании
   
7. Применение современных информационных технологий
   
8. Экономические аспекты недвижимости
   
9. Мониторинг использования объектов недвижимости