Структурная геология - Ажгирей Г.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Трещины скалывания иногда бывают совершенно прямолинейны на большом протяжении, когда же они плавно изгибаются по простиранию и по падению, в деталях, на небольших участках, они прямолинейны; стенки их обычно ровные, притертые; очень характерна большая независимость этих трещин от физико-механических свойств расчленяемых ими пород. Например, галька конгломератов пересекается ими, так же как и цемент, без изменения направления, несмотря на обычные различия в механических свойствах.
Эти трещины у геологов, изучающих жильные месторождения, считаются надежными в отношении протяжения на глубину и по простиранию. В момент образования трещины скалывания были сжаты, притерты, хотя позднее, при изменении направления действия тектонических сил, они могли приоткрываться и вмещать жильные тела. Вдоль (в плоскости) стенок трещин скалывания обычно наблюдаются малые или значительные перемещения.
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
Физико-механические свойства пород зависят не только от их состава и строения, но также от многочисленных внешних факторов, влияющих на процесс деформации. К таким факторам относятся: способы деформации, время, температура, всестороннее сжатие или растяжение, растворы.
СПОСОБЫ (ТИПЫ) ДЕФОРМАЦИИ
Как известно, простыми, элементарными способами деформации являются растяжение, сжатие, срез, изгиб й кручение.
Растяжение. Рассмотрим растяжение металлического стержня для того, чтобы на этом примере познакомиться с общеупотребительными характеристиками физико-механических свойств твердых тел (так называемыми предельными напряжениями).
Изобразим на диаграмме (рис. U-Sa) зависимость между деформацией (в данном случае удлинением) стержня, имеющего одинаковое сечение по всей длине и растягивающей силой, приложенной вдоль длинной оси тела.
Действующие в испытуемом образце нормальные напряжения
P
где P — сила, растягивающая стержень; Fo—первоначальная площадь поперечного сечения стержня. Пока напряжение возрастает от нуля до Qp, на диаграмме получаем прямолинейный отрезок, соответствующий прямой пропорциональной зависимости (по закону Гука) между силой
и деформацией. Практически деформации подобного типа являются упругими и при удалении силы первоначальная длина (форма) образца восстанавливается.
Пределом пропорциональности ор = — называется
максимальное напряжение, ниже которого не наблюдается заметных отклонений от прямолинейной зависимости между напряжением и деформацией.
РЕ
Пределом упругости 0Е =-р1 называется напряжение, при
котором обнаруживаются первые остаточные деформации. Для большей определенности обычно задается условная величина остаточной деформации, характеризующая момент достижения предела упругости — от 0,001 до 0,3% первоначальной длины.
0 Приращение длины Q
ись деформаций
Рис. 11-8. Диаграммы напряжений и деформаций
а) при растяжении стержня из мягкой стали; б) при сжатии брусков горных пород
После достижения предела упругости зависимость между силой и деформацией изображается на диаграмме в форме волнистой, но почти горизонтальной линии, на которой располагается точка предела текучести.
P.
Пределом текучести 0J-Jr (точкой начала текучести,
критической точкой) называется напряжение, при котором деформация материала возрастает без заметного возрастания нагрузки (физический предел текучести). Обычно, когда напряжение достигает предела текучести, на поверхности отполированного образца наблюдается появление линий Людерса — Чернова, наклоненных под углом около 45° к направлению действующей силы. Они фиксируют положение плоскостей окалывания.
Происходящая пластическая деформация приводит к упрочнению материала, и для дальнейшего увеличения деформации требуется увеличение деформирующей силы. Кривая на диаграмме опять приобретает значительный наклон.
Пределом прочности (временным сопротивлением, разрушающим напряжением, коэффициентом прочности, коэффициентом кре-
P
\ • max
пости) называется условное напряжение <зь = ———,соответствующее
наибольшей силе, предшествовавшей разрушению образца. Правильнее, однако, сказать, что предел прочности при вязком разрушении характеризует сопротивление пластическому деформированию после упрочения,
а не разрушению (Фридман, 1946, стр. 5). Точка M на диаграмме (рис. П-8а) фиксирует разрыв образца.
На рассмотренной диаграмме мы могли видеть, что за пределом упругости при продолжающемся воздействии сил на материал начинается область пластических деформаций, а где-то близко к пределу прочности лежит область разрывных деформаций с образованием трещин отрыва, скалывания и раздроблением вещества.
Сжатие. Диаграмма сжатия упругого материала будет аналогична только что рассмотренной, но предельные характеристики имеют уже другую величину.
Горные породы, а также бетон и чугун имеют весьма низкий предел пропорциональности. Диаграммы деформаций у них (рис. П-8 б) существенно отличаются от рассмотренной отсутствием прямолинейного участка в начальной части. Его или нет совсем, или он очень короток. Для случая сжатия горных пород и аналогичных материалов форма кривой на диаграмме соответствует, по Баху, степенной функции:
