Гальперин А.М.. Геомеханика открытых горных работ. Часть 1. Страница 69

Деформируемость и прочность (сопротивление сдвигу) горных пород во времени характеризуются тремя разновидностями реологических кривых. Из рис. 11.13 следует, что процесс

ползучести может быть как затухающим (при действующем касательном напряжении х, меньшем предельно длительного сопротивления породы сдвигу х«), так и незатухающим (при х > т„). Этим разновидностям процесса ползучести соответствуют одно- и трехстадийные зависимости скорости деформации сдвига при единичном напряжении (и / х). При незатухающей ползучести скорость деформации в момент h достигает минимального значения, которое остается примерно постоянным в период установившегося течения (Гт - t_p). Вторая стадия переходит в прогрессирующее течение с возрастающей скоростью и заканчивается при t-t_p разрушением породы. Зависимость между напряжением и временем разрушения характеризуется кривой длительной прочности, начальная ордината которой соответствует условно-мгновенному сопротивлению сдвигу Xo.

Экспериментальными исследованиями установлено, что в процессе деформирования структура глинистых пород существенно изменяется.

Согласно современным представлениям деформацию глинистой породы целесообразно рассматривать как следствие изменения структуры, т. е. одновременного развития дефектов и переориентации минеральных частиц. Таким образом, индикатором напряженно-деформированного состояния можно считать структуру породы и ее перестройку. С учетом необходимости определения критических (разрушающих) деформаций пород бортовых массивов используем закономерности деформирования, описывающие все три стадии процесса ползучести.

Физические основы структурно-механического подхода сформулированы С.С. Вяловым и сводятся к следующим двум положениям.

1. Пластическое деформирование породы вызывается смещением частиц и их переориентацией. Длительное разрушение связано с развитием дефектов и микротрещинообразованием.

2. Разрушение наступает, когда плотность дефектов достигает определенной величины; плотность ориентированных частиц пропорциональна длительности процесса х > х».

При математической формулировке этих положений процесс образования дефектов рассматривался как случайный (стохастический) по схеме мгновенных повреждений, причем изменение (активация) необходимой для смещения частиц энергии предполагается пропорциональным вероятности повреждения. Согласно кинетической теории прочности и ползучести деформирование и разрушение горных пород связываются с преодолением минеральными частицами и их агрегатами энергетического барьера и переходом в новое положение равновесия под воздействием активирующей эта частицы силы.