5. Факторы, определяющие напряженное состояние горных пород

Основной и постоянно действующей причиной формирования напряженного состояния является гравитация; дополнительные факторы: вертикальные и горизонтальные движения земной коры, процессы денудационного среза и переотложения горных пород, которые имеют разную распространённость, длительность и силу действия (изменяясь постоянно, непрерывно или скачкообразно). В ряде участков земной коры при активно действующих дополнительных факторах горизонтальные или наклонные составляющие тензоров напряжений могут значительно превышать вертикальные составляющие, определяемые из расчётов по гравитации.

Естественное напряженное состояние зависит от геометрии, и структурных характеристик массива, его деформированности, прочности горных пород, их вязкости, обводнённости и др. Естественное напряженное состояние и его изменения приводят к деформациям, смещениям и разрушениям различных элементов породных массивов в глубине и на поверхности, к деформациям инженерных сооружений, крепей горных выработок, вызывают землетрясения, стреляния горных пород и горные удары. Энергия естественного напряженного состояния способна производить и полезную работу по улучшению дробления пород при добыче твёрдых полезных ископаемых, облегчению бурения при проходке скважин. Познание закономерностей естественного напряженного состояния представляет одну из фундаментальных задач наук о Земле, имеющих важнейшее практическое значение. С учётом естественного напряженного состояния выбирают расположение и способ проведения горных выработок для уменьшения вредных проявлений горного давления, проводят местное регулирование естественного напряженного состояния с помощью разгрузочных щелей (экранов) и т.п. Определение и контроль изменений естественного напряженного состояния необходимы при решении задач прогноза землетрясений.

5. Методы и задачи механики грунтов

Задачи:

• установление физических и механических свойств грунтов и возможности их использования в нужных целях, а, в случае необходимости, и улучшение строительных свойств грунтов; 

• определение напряженно-деформированного состояния грунто­вых массивов, возможного его изменения в последующем; 

• определение общей устойчивости этих массивов, взаимодействующих с инженерными сооружениями или непосредственно устойчивости их самих, если они являются сооружениями.  Таким образом, основная задача - это оценка состояния в на­стоящий момент и прогноз дальнейшего поведения грунтов и массивов из них, прогноз происходящих в них процессов. 

5. Грунт как среда механических процессов.

Грунт (Цитович)- все рыхлые горные породы, коры выветривания, несвязные, связные породы, прочность связи которых во много раз меньше прочности самих частиц.

Грунт (Сергеев) – любые горные породы и почвы, которые изучаются как многокомпонентные системы с целью познания их как объекты инженерной деятельности человека.

Грунт может быть:

-основанием фундамента;

-средой для размещения подземных сооружений (коллектор, метро);

-сырье для изготовления стройматериалов.

Г.п рассматривается как среда имеющая непрерывные свойства, сплошная среда.

Если мы рассматриваем грунт в теории упругости, то среда обладает след. свойствами:

-после устранения внешних нагрузок, размер и форма тела восстанавливается

-под действием нагрузки среда деформируется без нарушения сплошности

-деформации протекают мгновенно- момент приложения нагрузки и момент совершения деформаций совпадают,

-среда в теории упругости невесома поэтому начальные напряжения в ней отсутствует

Деформация в каждой точке среды пропорционально напряжению (закон Гука) G=E*ε, где Е-модуль упругости.

Теория пластичности: она используется для изучения деформации сплошных тел, превышающих предел упругости. Пластическая деформация проявляется в изменении формы тела, при постоянстве объема и без нарушения его сплошности. Пластическая деформация рассматривается как необратимая остаточная деформация сдвига, с нарушением зависимости между напряжениями и деформациями.

Самая простая модель - упругопластическая модель, описываемая законом Кулона. Материал переходит в пластичное состояние тогда, когда касательные напряжения достигают своего максимума.