• Физика
• вуз

Механические свойства горных пород описывают их сопротивление разрушению и способность изменять форму под действием нагрузки; их количественно выражают прочностными и деформационными показателями. К основным характеристикам относят предел прочности при одноосном сжатии и растяжении, модуль Юнга, коэффициент Пуассона и параметры сдвиговой прочности. В лаборатории свойства определяют на образцах, однако результаты зависят от размеров и ориентации образца, влажности, скорости нагружения и наличия дефектов. Массив пород отличается от цельного образца трещинами, слоями и зонами ослабления, поэтому его поведение оценивают также по данным полевых испытаний и наблюдений. Для инженерных расчётов применяют критерии разрушения, в том числе Мора—Кулона и Хука—Брауна, выбирая модель с учётом структуры массива и условий эксплуатации.

Ключевые факты

1. В критерии Мора—Кулона сопротивление сдвигу записывают как τ = c + σₙ tan φ, где c — сцепление, а φ — угол внутреннего трения.
2. Модуль Юнга в линейно-упругой области равен отношению приращения нормального напряжения к соответствующей относительной деформации.
3. Коэффициент Пуассона характеризует отношение поперечной деформации к продольной при одноосном нагружении; для изотропного упругого материала он безразмерный.
4. Предел прочности при одноосном сжатии рассчитывают как отношение максимальной нагрузки перед разрушением образца к площади его поперечного сечения.
5. В критерии Хука—Брауна для массива учитываются параметры GSI и mi, а также коэффициент нарушения D, отражающий воздействие взрывных работ.
6. Бразильский тест используют для косвенной оценки прочности пород на растяжение: цилиндрический образец нагружают сжатием по образующим.
7. В лабораторных испытаниях породы на сжатие деформации обычно регистрируют тензометрическими датчиками или экстензометрами одновременно с нагрузкой.