1.1. Понятия и определения

Горная порода – совокупность минеральных агрегатов, сформировавшаяся в результате геологических процессов и залегающая в земной коре в виде определенной литологической разности.

Массив горных пород (МГП) – часть земной коры, в пределах которой происходят механические процессы, обусловленные горными работами.

Реальный МГП представляет собой сложную среду, характеризуемую различными свойствами и состояниями. Массив может быть сплошным и не сплошным (дискретным), однородным и неоднородным, изотропным и анизотропным. Горные породы, слагающие массив, обладают деформационными и прочностными свойствами. Их количественные показатели зависят не только от минерального состава и природных связей между частицами, но и от характера напряженного состояния, условий деформирования, наличия структурно-механических ослаблений и др.

В физическом смысле сплошной считают часть массива, в которой отсутствуют дефекты (трещины, пустоты и т.п.). В математическом смысле массив считают сплошным, если в нем обеспечивается условие непрерывности напряжений и деформаций даже при наличии некоторых дефектов.

К однородным относят массив с одинаковыми свойствами материала в разных его точках, а к изотропным – с одинаковыми его свойствами во всех направлениях относительно рассматриваемой точки. Слоистые массивы пород чаще всего анизотропны и неоднородны.

При горных работах элементы массива пород могут находиться в трехосном (объемном), двухосном или одноосном (линейном) напряженных состояниях, а характер их деформирования может быть упругим, реологическим, пластическим и смешанным.

При решении задач геомеханики используют ряд специфических понятий.

Элементарным объемом массива горных пород (ГП) считают объем, многократно меньший объема изучаемого объекта, но в котором отражены все свойства массива, поэтому напряженно-деформированное состояние (НДС) в нем можно условно рассматривать как НДС в точке и описывать его непрерывными функциями координат.

Механические свойства горной породы – класс физических свойств, характеризующих поведение ГП при механических воздействиях.

Механические процессы в горных породах (и массивах) – процессы деформирования, изменения напряжений и разрушения.

Проявления механических процессов в массивах ГП – возникающие в нем концентрации напряжений, смещений, разрушений (в том числе динамических), обрушений пород.

Механическое состояние массива ГП – совокупность показателей, характеризующих степень напряженности, сопротивляемости и устойчивости массива при механических воздействиях в конкретных условиях.

Для определения механических свойств и состояний массива ГП используют лабораторные, натурные и комбинированные методы испытаний.

Лабораторные испытания обычно проводят на образцах ГП, при этом их размеры не должны быть меньше элементарного объема ГП. Используют образцы правильной, полуправильной или неправильной формы.

Натурные испытания выполняют путем воздействия испытательного устройства на обнаженную поверхность породы в горной выработке, скважине или на специально оконтуренный макрообразец породы на месте ее залегания.

В комбинированных испытаниях сочетают лабораторные и натурные методы.