17. Методы изучения напряжений в массиве горных пород.

Полевые:

геофизические (сейсмоакустические) в скважинах, в горных выработках;

• опыты – разгрузки, восстановления, гидроразрыв;

• геологические – измерение трещин, зеркала и борозды скольжения, двойникование кристаллов

• косвенные – выход керна, искривление скважин, деформация стенок выработок

Полевые опыты

• Экспериментальное определение величин напряжений в выработках:

• Методы разгрузки

• Методы восстановления напряжений

• Способ гидроразрыва: σmin = Рст

Лабораторные

• Моделирование:

• - оптическое,

• - эквивалентными материалами,

• - центробежное.

• Расчетные:

• - аналитические,

• - численные (МКЭ и др.)

Геологические методы изучения НДС

• Метод М.В.Гзовского – σmax совпадает с биссектрисой острого двугранного угла между сопряженными трещинами

• Плоскости трещин отрыва _┴ направлению max растягивающего напряжения

• Метод кинематического анализа плоскостей разрушения

• Реконструкция главных напряжений на основе анализа микроструктурных ориентировок в кристаллах (двойникование кальцита, магнезита и т.д.)

Косвенные геологические методы изучения НДС

• Дискование керна

• σ/σсж = 0.1-0.3 – толщина дисков > радиуса

• σ/σсж = 0.3-0.7 – толщина диска < 0.5 d

• σ/σсж = 1-2 – обломки, буровая мелочь

• Искривление ствола скважин

• Состояние стенок в горных выработках

Сейсмоакустические методы изучения НДС

• Принцип - скорость распространения упругих колебаний выше в породах, имеющих большую плотность, которая возрастает при увеличении напряжений

• Где изучается - вдоль скважин и шахт (акустический каротаж), вокруг выработок, между выработками (ультразвуковое просвечивание) и т.д.

• Задачи - качественное распределение напряжений, направление главных, иногда вычисление величин

18. Подземные воды как важнейший инженерно-геологический фактор.

Воздействие подземных вод на напряженное состояние массива

Эффективные и нейтральные напряжения

σп = σэф + σн; σэф = σп – σн; dσэф = - dσн

Взвешивание

γвзв = (Δ-γв)(1-n)

Гидродинамическое давление

f = I γв; Ф = I γв V

Гидростатическое давление от водохранилища

Подземные воды как компонент инженерно-геологических условий

1. Изменение свойств горных пород и массивов

(меняется прочность, деформируемость, размываемость; происходит выщелачивание, возрастает скорость прохождения волн)

2. Фактор возникновения и развития процессов

(карст, суффозия, оползни, просадки, набухание, подтопление, выветривание, кольматаж, изменение НДС и т.д.)

3. Агрессивность (к породам, бетону, металлам)

4. Изменение режима подземных вод в зоне воздействия сооружений (города, плотины, каналы, водохранилища, водоотлив и т.д.)

Важно сезонное обводнение, малое количество воды

19. Основные направления изучения подземных вод в инженерной геологии.

Важным элементом изучения под вод района проектируемых сооружений является составление обобщенной гидрогеологической схемы, по возможности совмещенной со схемой соотношения четвертичных отложений и геоморфологических элементов. При возможности на схеме надо показать обобщенные характеристики минерализации вод отдельных комплексов. Составление подробных гидрогеологических схем для горно - складчатых областей представляет большие трудности, чем для платформ, изза сложности геологического строения. Основные гидрогеологические особенности территории, выявленные как при картировании разного масштаба, так и при детальных исследования на участках расположения сооружений, имеют большое значение для оценки ИГ условий и их прогноза. Среди них важнейшими являются закономерности движения и режима под вод.