Вопрос №7

Таким образом, с точки зрения физического объекта, горная порода – неоднородная (гетерогенная – от греч. heterogenes – разнородный) система, состоящая из различных по физическим свойствам, химическому составу и агрегатному состоянию частей (фаз), которые взаимодействуют друг с другом по поверхностям раздела, при преодолении которых резко изменяется одно или несколько свойств (состав, плотность, упругость, теплопроводность, электрическая проницаемость и т.д.).

Вопрос №8

Ионная и ковалентная связи в породе обусловлены электрическим взаимодействием между атомами.

Молекулярные силы, характерные для осадочных пород (органических включений в осадочную породу), напротив, не являясь значительными (0,4-12 Дж/моль), являются дальнодействующими – действуют на расстоянии несколько тысяч ангстрем.

Электростатические силы возникают вследствие появления на поверхности минералов (например, при образовании трещины) электрических зарядов, взаимодействующих между собой по закону Ш. Кулона.

Капиллярные силы вызываются капиллярным давлением, которое возникает на границе раздела жидкой и газообразной сред в породе и зависит от кривизны поверхности жидкости.

Магнитные силы возникают в породе, содержащей ферромагнетики. Влияние этих сил на прочность горных пород незначительно.

Перечисленные выше силы определяют прочность адгезионного соединения разнородных минералов в структуре породы и когезионную прочность однородных минералов.

Вопрос №9

Мерзлые породы относятся к упруго-вязкопластичным твердым телам, которые включают наряду с минералами и поровым пространством, заполненным тем или иным газом или водой различной минерализации, лед. Наличие замерзшей воды, её количество и температура значительно влияет на прочность и энергоемкость разрушения горных пород. При промерзании породы формируется особая мерзлая текстура, которая может быть массивной, слоистой или сетчатой. Для скальных горных пород характерно заполнение льдом трещин.

Вопрос №10

напряжения – средняя интенсивность силового воздействия, приходящаяся на единицу площади разрушаемого тела

Различают термические и фазовые (структурные) внутренние напряжения, которые возникают соответственно в результате термического сжатия или расширения и фазовых превращений в твердом состоянии при наличии в теле градиента температур.

Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений: термических, фазовых и напряжений от неоднородной пластической деформации.

Вопрос №11

Деформацией называется относительное смещение частиц материального тела (породы), при котором не нарушается сплошность тела.

Деформации могут быть упругими - обратимыми и необратимыми - пластическими или хрупкого разрушения. Пластические деформации определяются степенью пластичности. Разрушение же наступает при преодолении предела прочности на завершающей стадии необратимых деформаций.

Для характеристики деформационных свойств твердого тела в упругой области используются:

• модуль (деформации) упругости Е (модуль Юнга);

• коэффициент поперечного расширения μ (коэффициент Пуассона – изменяется в пределах 0,01-0,4);

• модуль сдвига G;

• модуль объемного сжатия К.

Модуль упругости E по закону Р. Гука связывает напряжение σ и деформацию ε зависимостью σ = ε × Е.

Коэффициент Пуассона μ отражает продольную ε_пр и поперечную ε_поп деформации зависимостью ε_поп = - μ × ε_пр .

Модуль сдвига G связывает касательные напряжения τ с деформацией сдвига ξ зависимостью τ = ξ × G.

Модуль объемного сжатия К – гидростатическое давление p₀ с относительно объемной деформацией ε₀ связан зависимостью р₀ = - К × ε₀.

Показатели деформационных свойств в пределах действия закона Р. Гука связаны следующими зависимостями:

(1.4)

Горные породы вследствие их сложного строения относятся к анизотропным телам, поэтому упругие константы зависят от направления деформации.