Напряженное состояние нетронутого массива

Нетронутым, или ненарушенным, принято считать массив горных пород, напряженное состояние которого определяется только естественными природными условиями. Тензор напряжений при этом определяется, как совокупность гравитационных и тектонических напряжений:

,

(6.1)

где: σ _г – совокупность гравитационных напряжений;

,

(6.2)

σ ₁ – вертикальные напряжения;

,

(6.3)

σ ₂, σ ₃ – горизонтальные напряжения;

,

(6.4)

µ – коэффициент поперечных деформаций (Пуассона);

,

(6.5)

ε _┴ , ε _II – соответственно, поперечные и продольные деформации;

– коэффициент бокового распора по А.Н. Диннику;

,

(6.6)

σ _т, – тектонические (горизонтальные) напряжения;

λ _д – коэффициент бокового давления (равен отношению средней величины тектонических напряжений по двум горизонтальным направлениям к вертикальным напряжениям).

Необходимо различать коэффициент бокового распора и коэффициент бокового давления. Коэффициент бокового распора всегда меньше единицы и зависит только от коэффициента Пуассона. Коэффициент бокового давления может быть больше и меньше единицы в зависимости от уровня тектонических напряжений. Эти коэффициенты равны, когда горизонтальная составляющая напряжений создается только за счет вертикального давления пород.

В тектонически-активных районах существенную роль играют силы тектонического происхождения, связанные с остаточными напряжениями или современными взаимными перемещениями участков земной коры. В основном это относится к районам с развитой тектоникой. Чаще эти силы действуют в горизонтальном направлении и превышают вертикальную составляющую в 2-5 раз.

Многие осадочные породы в процессе геологических изменений приобретают при большом вертикальном давлении пластические свойства. В этих случая коэффициент бокового распора стремится к единице. Это говорит о том, что действующие в массиве горизонтальные напряжения становятся равными вертикальной составляющей, т.е. в вертикальном и горизонтальных направлениях давление в массиве одинаковое и равно γ Н. Последнее свидетельствует о гидростатическом (равнокомпонентном) распределение природных напряжений в массиве.