Механические свойства разрушенных пород
Наиболее употребительными в практике являются прочностные и деформационные характеристики разрушенных пород. Эти свойства во многом зависят от размеров, формы, шероховатости кусков и других факторов. Поэтому принято рассматривать два крайних случая - идеально сыпучие породы и реально разрушенные. Под идеально сыпучим телом понимают совокупность одинаковых частиц сферической формы, между которыми отсутствуют силы зацепления. Природным аналогом таких тел могут служить зыбучие пески.
Паспорт прочности. Для идеально сыпучих тел прочность при растяжении и сцепление заведомо отсутствуют. Тогда огибающую предельных кругов напряжений Мора можно представить в виде прямой, выходящей из начала координат. Для определения ее положения проводят компрессионные испытания по схеме, представленной на рис.7.2. При нагружении пробы в толстостенной матрице, исключающей возможность бокового расширения породы, возникает боковой распор , где - коэффициент бокового распора, для сыпучих пород зависящий от угла внутреннего трения (угла естественного откоса)
(7.6)
Рис.7.2. Схема испытаний и паспорта прочности разрушенных пород
По результатам испытания производят построение круга напряжений и проводят огибающую (линия 1 на рис.7.2). Для идеально сыпучих тел угол внутреннего трения и угол естественного откоса совпадают.
Для реальных разрушенных пород за счет шероховатости кусков и наличия сил зацепления между ними прочность при одноосном сжатии и растяжении, в принципе, существует. Однако последнюю величину экспериментально определить очень сложно. Поэтому для построения паспорта прочности опытным путем определяют величину сцепления (прочность на сдвиг). Паспорт прочности (линия 2) представлен на рис.7.2. Следует обратить внимание, что угол внутреннего трения разрушенной породы всегда больше, чем идеально сыпучей.
Деформационные характеристики. Как идеально сыпучие, так и реальные разрушенные породы области упругого деформирования не имеют, поскольку уже при самых малых нагрузках происходит проскальзывание частиц. Зависимость между напряжениями и деформациями нелинейна. Для идеально сыпучих сред при некотором предельном напряжении наблюдается непрерывный рост деформации без возрастания нагрузки (линия 1 на рис.7.3). Количественно поведение сыпучих пород оценивается модулем деформации, геометрически соответствующим тангенсу угла секущей . Поведение реальных разрушенныхпород несколько иное. При достижении некоторого предельного напряжения (точка А на рис.7.3) происходит потеря несущей способности навала породы, и рост деформации сопровождается падением напряжений (кривая AB), но до определенного предела (точка В). Этот предел [ ] называется несущей способностью разрушенных пород (в отвалах). Деформационное поведение породы описывается модулем деформации и модулем спада .
Рис .7 3. Графики деформации разрушенной породы