Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




20.11.2019


01.11.2019


01.11.2019


25.09.2019


14.09.2019


14.09.2019


08.09.2019


03.09.2019


26.08.2019


13.08.2019





Яндекс.Метрика
         » » Теории прочности скальных и полускальных пород

Теории прочности скальных и полускальных пород

13.12.2017

Многочисленные данные о прочности скальных и полускальных горных пород получены в результате их испытаний на сжатие, растяжение или скалывание в лабораторных условиях, т. е. в условиях простых напряженных состояний. Данные испытаний скальных и полускальных пород в условиях сложного объемного напряженного состояния немногочисленны. Сравнительно мало пока накоплено данных и о полевых испытаниях горных пород в условиях естественного залегания. Однако горные породы как естественные основания для сооружений или как среда для них в условиях естественного залегания обычно находятся в сложном объемном напряженном состоянии.

Чтобы обоснованно оценивать прочность горных пород, прогнозировать их поведение в условиях сложного напряженного состояния, уже давно применяют различные теории прочности. Наиболее известны из них следующие.

Теория наибольших напряжений (теория Галилея—Pеикина, или первая теория прочности).

Эта теория за критерий прочности принимает наибольшее главное напряжение. Это означает, что порода в сложном напряженном состоянии начнет разрушаться тогда, когда наибольшее главное напряжение достигнет значения, соответствующего пределу ее прочности или текучести при одноосном сжатии. При одноосном сжатии разрушение (скалывание) образца породы обычно происходит по наклонным плоскостям к оси образца. Для этих плоскостей сжимающие напряжения не являются наибольшими, а разрушение вызывается касательным напряжением. При всестороннем сжатии горные породы могут, не разрушаясь, выдерживать большие избыточные напряжения. Таким образом, значение наибольшего напряжения недостаточно для определения прочности породы.

Теория наибольших деформаций (теория Сен-Венана, или вторая теория прочности). По этой теории течение или разрушение породы наступает тогда, когда наибольшая деформация равна деформации на пределе текучести или прочности при простом сжатии. В настоящее время установлено, что наибольшая деформация не может служить единственным фактором, определяющим прочность пород во всех случаях напряженного состояния. Кроме того, ряд положений, вытекающих из этой теории, находится в резком противоречии с опытом.

Теория наибольших касательных напряжений (теория Кулона, или третья теория прочности). Согласно этой теории предел прочности породы при сложном напряженном состоянии должен наступать тогда, когда наибольшее касательное напряжение достигнет того значения, при котором наступает предел прочности образца при простом сжатии или растяжении.

Теория наибольших касательных напряжений хорошо согласуется с опытами, что в известной мере подтверждает ее справедливость. Основной недостаток этой теории состоит в том, что в ней скрыто предположение об одинаковой прочности пород при растяжении и сжатии.
Теория предельного напряженного состояния (теория Мора, или четвертая теория прочности). В соответствии с различным характером разрушения материалов в рассматриваемом случае горных пород Mop сделал заключение, что сами по себе нормальные и касательные напряжения не характеризуют опасное состояние. Для каждого вида сложного напряженного состояния имеются свои соотношения наибольшего и наименьшего напряжения, при которых может наступить скалывание или отрыв части породы. По Мору, только в некоторых, частных случаях разрушение может наступить от касательных напряжений. Как известно, при рассмотрении вопроса о прочности горных пород можно пользоваться диаграммой напряжений Мора (рис. III-18), образованной тремя окружностями, характеризующими напряженное состояние в данной точке.

Из всех теорий прочности теория Мора получила наибольшее распространение в механике горных пород, хотя, как полагают, для хрупких материалов эта теория не согласуется с опытом в области растяжения.

Кроме перечисленных теорий известностью пользуются также энергетические теории прочности (Бельтрами, Губра, Мизеса, Генка и др.). По этим теориям за критерий прочности материала при любых видах напряжений принимается некоторое количество потенциальной энергии, накапливающееся в единице объема материала.

Таковы наиболее известные теории прочности материалов и горных пород. Из этого перечня следует, что факт наличия нескольких теорий прочности свидетельствует прежде всего об ограниченности области применения каждой из них. Важно также подчеркнуть, что каждая из теорий рассматривает материалы, и в том числе горные породы, как идеализированные сплошные однородные и изотропные деформируемые среды. В действительности же горные породы в условиях естественного залегания представляют собой неоднородную среду с явными или скрытыми дефектами, с поверхностями и зонами ослабления, анизотропную по механическим и фильтрационным свойствам.