Механические свойства (часть 2)

Модуль продольной упругости Е, Па, — коэффициент пропорциональности между нормальными напряжениями а и упругими деформациями в, характеризующий способность горных пород сопротивляться деформированию и восстанавливать исходную форму и размеры после прекращения действия нагрузки:
Е = σ/ε. (1.11)
Связь между касательными напряжениями т и соответствующей упругой деформацией сдвига 5 установлена через модуль сдвига G, Па:
τ = G5.
Модули упругости горных пород обычно возрастают с повышением их плотности и увеличиваются от кислых к основным и ультраосновным породам.
Коэффициент Пуассона v — коэффициент поперечной деформации, который представляет собой отношение упругой относительной поперечной деформации к упругой относительной продольной деформации:
v = Δdl/(Δdl) , (1.12)
где l и d — соответственно продольный и поперечный размеры образца породы. Значения коэффициента Пуассона горных пород обычно составляют 0,2-0,4.
Пределы прочности горных пород при сжатии σсж, растяжении σр и сдвиге τcдв — это критические значения соответствующих одноосных напряжений, при которых происходит разрушение породы. Под прочностью горной породы понимают ее способность сопротивляться, не разрушаясь, действию на нее различных сил. Прочность горной породы зависит от прочности составляющих ее минералов, сил связи между ними, вида и количества дефектов внутри минеральных зерен и на их границах, от строения породного массива и имеющихся в нем геологических нарушений, от других факторов. Значения пределов прочности твердых горных пород при одноосном сжатии — 10-270 МПа, при сдвиге — 0,01-70 МПа, при растяжении — 0-40 МПа.
Для оценки прочности горных пород широкое распространение получила теория Мора, согласно которой разрушение пород происходит от сдвига или растяжения. Разрушение от сдвига происходит в том случае, когда касательное напряжение τ, действующее в плоскости сдвига и зависящее от нормального к этой плоскости напряжения а, достигнет значения большего, чем предел прочности породы. Разрушение породы от растяжения происходит в том случае, когда наименьшее значение действующего нормального напряжения достигнет предела прочности породы при одноосном растяжении.