1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Деформация горных пород – изменение относительного положения частиц пород, вызывающее изменение размеров, объема и формы отдельностей или участков массивов горных пород.
По физической сущности деформации разделяют на упругие, исчезающие после прекращения вызвавшей их нагрузки, пластические, если после снятия нагрузки они не исчезают, и предельные (разрушающие), которые сопровождаются нарушением сплошности вследствие возникающих в горных породах новых поверхностей раздела. Длительное действие постоянных нагрузок приводит к постепенному росту деформации (ползучесть горных пород). При этом наблюдается постепенный переход упругой деформации в пластическую и далее в разрушающую. По преобладающему типу деформации все горные породы подразделяются на упругохрупкие (кварциты, граниты), упругопластические (базальты, роговики) и пластические (мраморы, гипсы).
Выделяют два простейших вида деформации – линейную и сдвиговую. Линейные деформации оцениваются показателем относительной деформации растяжения-сжатия, равным отношению приращения линейного размера образца к исходному. Сдвиговая деформация определяется величиной угла сдвига грани образца.
Знание деформации породы необходимо для определения напряжений.
Теория напряжений изучает внутренние силы в твердом теле. Эти силы выражают взаимодействие между собой молекул. Меру внутренних сил называют напряжением. При действии внешних сил в породе изменяется взаимное расположение между ее точками, что приводит к возникновению дополнительных внутренних сил. Для их обнаружения в теории напряжений используются известные из теоретической механики метод сечений и аксиома связей. Напряжения изменяются при переходе от одной частицы к другой. Поэтому в общем случае напряженное состояние тела является неоднородным, образуя поле напряжений. Вследствие этого в механике горных пород уравнения равновесия составляются для произвольной бесконечно малой частицы породы. Связь внутренних напряжений с внешними силами осуществляется с помощью граничных условий, получаемых из условий равновесия бесконечно малых частиц.