Предельное равновесие
ПРЕДЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ горных пород (а. ultimate rock equilibrium; н. Grenzgleichgewichtzustand des Gebirges; ф. equilibre limite dans les roches; и. equilibrio maximo de rocas) — состояние горного массива, при котором напряжения в слагающих породах достигают предела его прочности и образуются одна или несколько поверхностей скольжения. Предельное равновесие (отрыв, скол, сдвиг) определяется видом напряжённого состояния, ориентировкой главных напряжений в массиве, параметрами сопротивления пород разрушению с учётом направления имеющихся в них поверхностей ослаблений. При характерном для горного массива объёмном сжатии пород условие возникновения предельного равновесия определяется параметрами сопротивления пород сдвигу в соответствии с прочностным критерием Кулона — Мора:
t = с + stgr, где
t и s — соответственно касательный и нормальный компоненты напряжений на поверхностях сдвига,
с — сцепление,
r — угол внутреннего трения пород на этих поверхностях.
Предельное равновесие однородного изотропного монолитного массива горных пород рассчитывается методами механики сплошной среды с определением сетки поверхностей сдвига во всём объёме пород, находящихся в состоянии предельного равновесия.
Существенно сложнее определение состояния предельного равновесия и положения поверхностей сдвига в реальном неоднородном, анизотропном и особенно ослабленном различными поверхностями эндогенной и экзогенной трещиноватости массиве горных пород. При мелкоструктурной и беспорядочно ориентированной в пространстве ослабленности массива предельное равновесие и направление поверхностей сдвига при заданном напряжённом состоянии приближённо оцениваются методами механики сплошной среды с учётом изменения сцепления и угла внутреннего трения массива по сравнению с монолитной породой. Снижение сцепления учитывает коэффициент структурного ослабления, зависящий от густоты поверхностей ослаблений и их связанности, а также интенсивности напряжённого состояния массива.
Когда в массиве имеются природные протяжённые поверхности ослаблений (поверхности напластования с малой связностью, тектонические трещины и т.п.), расчёт предельного равновесия и расположения поверхностей сдвига проводят с учётом первоначального разрушения по этим поверхностям. Массив в этом случае рассматривается уже не как квазиоднородная среда, а как система взаимодействующих породных блоков по поверхностям ослаблений. Требуемые при этом для решения задачи параметры с и r поверхностей ослаблений определяют экспериментально, например, путём сдвига домкратом породных блоков по поверхности.
