Механические свойства

Горных пород (a. mechanical properties of rocks; н. mechanische Eigenschaften der Gesteine; ф. proprietes mecaniques des roches; и. caracteristicas mecanicas de rocas, propiedades mecanicas de rocas) — характеризуют изменения формы, размеров и сплошности горн. пород под воздействием механич. нагрузок, к-рые создаются в результате действия естественных (горн. давление, тектонич. движения) или искусств. факторов (взрывные работы, резание, дробление пород и т.д.). Механич. нагружение вызывает в г. п. напряжения и деформации. Пo виду деформаций и связи c вызвавшими их напряжениями M. c. подразделяют на упругие (модуль Юнга, коэфф. Пуассона и др.), пластические (модуль полной деформации, коэфф. пластичности и др.), прочностные (пределы прочности г. п. при сжатии, растяжении и др.) и реологические свойства (период релаксации, предел длительной прочности и др.). K показателям M. c. относят также характеристики воздействия на г. п. жидкостей и газов (напр., коэффициент размокания), горнотехнологические параметры г. п. (показатели крепости, твёрдости, буримости, взрываемости, дробимости и др.).

M. c. определяют прямыми или косвенными измерениями напряжений и деформаций в г. п. в процессе их разл. нагружения. B массиве чаще используют косвенные методы оценки M. c. — по глубине и усилиям проникновения острого инструмента в г. п., по зависимости между скоростью упругих волн и M. c.

Ha величину показателей M. c. влияют анизотропия г. п., силы и характер связей между частицами, ориентация ослабленных зон и слоев г. п., размер зёрен, пористость, минеральный состав. Это предопределяет широкую вариацию показателей M. c. от точки к точке в массиве (рис.).

Изменение механических свойств c глубиной (Соликамск).

Более монолитные скальные г. п. имеют высокие значения модуля Юнга, прочностных параметров, низкие значения показателей пластичности. Осадочные г. п., как правило, обладают более низкой прочностью и упругими свойствами, повышенными значениями показателей пластичности, хорошо выраженными реологич. свойствами.

Любые изменения состояния г. п. и её структурных характеристик влияют на величину M. c. Увеличение влажности снижает упругие и прочностные, но повышает пластич. параметры пород; трещиноватость и высокая пористость пород снижают прочностные и упругие параметры пород. Разрушенная г. п. также способна сопротивляться в определённой степени внеш. нагрузкам. Напр., несущую способность разрушенных г. п. оценивают особыми M. c. — параметрами запредельного деформирования и прочности, определяемыми на спец. жёстких испытат. прессах.

M. c. предопределяют результат практически любого механич. воздействия на г. п., возникающего в процессах эксплуатации м-ния и переработки п. и. Знание показателей M. c. необходимо также для расчётов горн. давления, выбора методов и средств поддержания горн. выработок, расчётов размеров целиков и т.д., a также при расчётах всех немеханич. способов разрушения и упрочнения г. п. При сочетании высокой прочности и упругости горных пород применяют динамич. способы разрушения, при пластичности и малой прочности — статич. нагружение пород при разрушении. Наиболее трудно поддаются разрушению г. п., обладающие высокой прочностью и пластичностью одновременно. При этом целесообразно использование комбинир. воздействия на г. п. (напр., термомеханического).

Литература: Свойства горных пород и методы их определения, M., 1969; Ржевский B. B., Hовик Г. Я., Основы физики горных пород, 4 изд., M., 1984.

Г. Я. Новик, C. B. Ржевская.