Файл: Дудушкина, К. И. Деформационные свойства пород глубоких горизонтов.pdf

(т

66

не возвращается в упругую зону. При нагружении (поз. а) балки угля размером І Х І Х 3 2 см пластиче­ ская зона возникает между опорой и сечением х и а в месте приложения нагрузки деформация незначитель­ ная (кривая 5). Во времени (поз. б) пластическая де­ формация у опоры увеличивается, а в середине про­ лета снижается (кривая 6). При разгрузке (поз. в и г) пластическая зона смещается в сторону опор. При нагружении балки песчаника размером 2X2X35,4 см поведение ее чисто упругое (кривая 1), однако во вре­ мени (поз. б) позникают пластические зоны у опор и в месте приложения нагрузки (кривая 7). При разг­ рузке (поз. в и г) пластическая зона сокращается с общей тенденцией возврата породы в упругое состоя­ ние (кривая 8). Следовательно, из-за неоднородности свойств и анизотропии порода переходит в пластиче­ ское состояние в локальных зонах, не обязательно приуроченных к местам концентрации напряжений. Во времени происходят смещение и рост пластиче­ ских зон, порождая эффект ползучести.

Определение реологических свойств пород вдавливанием штампа

Реологические свойства контакта двух твердых тел рассматривались при описании механического по­ ведения плексигласа и полимеров ФК-16Л, 6КХ-1. При этом получен интересный результат: форма индентора практически не влияет на численные значе­ ния реологических коэффициентов. В инженерной практике широкое применение находит закон дефор­ мирования в дифференциальной форме, предполагаю­ щий простую зависимость между напряжением, де­ формацией и временем (аналогично описанию пове­ дения модели Томсона — Ишлинского, Бюргерса и др.). Используются методы операционного исчисле­ ния с привлечением преобразования типа Лапласа — Карсона. Более гибкие соотношения можно получить на основании исследования интегралов Больцма­ на — Вольтерра, если располагать параметрами функ­ ции наследственности. Хорошее совпадение расчет­ ных данных с экспериментальными дает применение

5 ( a ) — функции Ю. И. Работнова и аппроксимации М. И. Розовского.

Была проведена серия опытов на угольных образ­ цах вдавливанием плоского штампа в условиях пол­ зучести и релаксации. Кривые обрабатывались с за­ меной упругих постоянных временными операторами. Зависимость между нагрузкой Р и перемещением плоского штампа / представляется как

либо затруднений; опыты можно проводить на про­ стейших рычажных приборах. Расчетные параметры ползучести а сравнивались с параметрами, получен­ ными при испытании на ползучесть изгибом угольных балок из той же пробы, и дали хорошее совпадение.

Величина деформации, определяемая вторым па­ раметром б, при вдавливании (т. е. в сложном напря­ женном состоянии) в два раза превышает одноосную, что естественно. Очевидно, что склонность породы к пластическому течению сказывается на параметрах ползучести. В табл. II представлены параметры пол­ зучести алевролитов и песчаников поля шахты «Кок­ совая», полученные методом вдавливания. Деформа­ ции алевролитов, определяемые приведенными сред­ ними значениями параметров, в полтора раза превы­ шают деформации песчаников. В пределах каждой разновидности пород относительная деформация тем выше, чем больше содержание глинистых фракций в

08

Т а б л и ц а 11

Параметры ползучести пород поля шахты «Коксовая»

цементе. Если полученные параметры перевести при­ менительно к одноосной ползучести, то их величины для пород поля шахты «Коксовая» значительно мень­ ше, полученных по полю шахты им. Ворошилова (табл. 12). Однако пробы последних приурочены к более слабым и пластичным породам на контурах выработок, в то время как для пород больших глу­ бин характерны некоторые признаки метаморфиче­ ских изменений.

Для оценки влияния различных факторов на про­ явление пластических деформаций в разных условиях

69

Т а б л и ц а 12 Параметры ползучести углей пласта ІИ Внутреннего

шахты им. Ворошилова

П р и м е ч а л и е. Параметры а и 6 в знаменателе Д аны Д ля о б р атн о іі ползучести.

70