Рівномірний усесторонній стиск

Усесторонній стиск називають рівномірним, якщо виконується умова . В цьому випадку дотичні напруження дорівнюють нулю. З третьої і четвертої теорій міцності випливає, що яким би великим не було середнє напруження ( ), в гірській породі не можуть виникнути ні залишкові деформації, ні відбутися її руйнування. Гірська порода деформується лише пружно відповідно до закону Гука.

Ці висновки добре підтверджуються при випробуванні щільних однорідних порід і породоутворюючих мінералів. При деформуванні пористих гірських порід спостерігаються не лише залишкові деформації, але і їх руйнування, оскільки напружений стан скелету породи суттєво відрізняється від рівномірного усестороннього стиску. Таким чином, можна підсумувати, що при рівномірному усесторонньому стику породоутворюючі мінерали і щільні породи можуть деформуватися лише пружно, а в пористих гірських породах крім пружних деформацій можливе ще й ущільнення за рахунок зменшення об’єму пор.

При рівномірному усесторонньому стиску випробування порід і мінералів проводять для вивчення їх стискуваності, яка характеризується коефіцієнтом об’ємного стиску і об’ємним модулем пружності.

Під коефіцієнтом об’ємного стиску β розуміють відносне зменшення об’єму V із зменшенням тиску на 10⁵ Па, тобто

(7.19)

де V₀ – початковий об’єм при нормальних тиску і температурі.

Якщо при деформуванні зберігається закон Гука, то

(7.20)

Підставивши (50) у вираз (49), отримаємо

(7.21)

а так як , то , де K – об’ємний модуль пружності, який визначають за формулою (16).

Із збільшенням тиску коефіцієнт β для мінералів за виключенням польових шпатів, слюди, кам’яної солі і кварцу практично не змінюється.

У гірських порід коефіцієнт β зменшується. Це пояснюється тим, що в породах із збільшенням тиску зростає кількість і поверхня контактів між окремими зернами, тобто відбувається ущільнення структури.

Коефіцієнт β у порід завжди більший або дорівнює середньому коефіцієнту стискуваності мінералів, з яких вони складаються. Стискуваність породи залежить від стискуваності складових мінералів та інтенсивності взаємодії в місцях контактів між зернами цих мінералів. Цим пояснюється, наприклад, висока стискуваність гранітів, у яких породоутворюючі мінерали – кварц, польові шпати, слюда – мають вищі за інші мінерали значення β.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.