Приложение 13. "Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости" (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

Лабораторными испытаниями деформационных свойств пород устанавливается величина предельного (критического) значения относительного сдвига, соответствующего разрушению породы, и скорости деформирования в зависимости от напряженного состояния пород. Критический сдвиг является основной деформационной характеристикой пород, по которой оценивается степень устойчивости бортов карьеров на любой момент времени путем сравнения наблюдаемых деформаций (сдвигов) прибортового массива с критическими величинами сдвигов пород, установленными лабораторными испытаниями пород или натурными наблюдениями за деформациями обрушившихся откосов в аналогичных условиях.

Характер деформирования горных пород при сдвиге в зависимости от величины напряжений и времени представлен на графиках (рис. 1, 2), построенных по результатам испытаний образцов пород в срезных приборах, сопровождающихся замером деформаций при различных ступенях нагрузок.

Если условиями опыта образцу горных пород задать постоянную скорость деформирования, то зависимость между деформацией сдвига () и сдвигающим напряжением () будет иметь вид кривой, изображенной на рис. 1, где на отрезке 0 - 1, характеризующем упругое деформирование горной породы, наблюдается практически прямая пропорциональность между напряжением и деформацией (следует иметь в виду, что даже у скальных горных пород этот отрезок не является строго прямолинейным); участок 1 - 2 - 3 характеризует пластическое деформирование образца, а на участке 2 - 3 наблюдается деформирование с постоянной (заданной) скоростью при неизменном сдвигающем напряжении - установившаяся ползучесть; при достижении деформации предельного значения () происходит разрушение материала и уменьшение напряжения до , характеризующего остаточное сопротивление сдвигу породы за счет сил трения.

Рис. 1. График зависимости деформаций относительного сдвига
образца породы от напряжений

Рис. 2. Графики развития пластических деформаций сдвига
во времени в зависимости от напряжений

На рисунке 2 представлены графики развития пластических деформаций сдвига во времени при постоянном нормальном напряжении и сдвигающих напряжениях < < < , превышающих предел упругости .

При постоянном напряжении > различают следующие стадии пластического деформирования: затухающую ползучесть - участок AB на графике, где скорость пластической деформации постепенно уменьшается; установившуюся ползучесть - участок BC, где пластическая деформация развивается с постоянной скоростью; стадию прогрессирующей ползучести, или пластического течения - участок CD, где наблюдается разрушение материала и скорость деформации резко возрастает; прогрессирующая ползучесть наблюдается с момента, когда общая деформация достигает предельной величины (). Опытами установлено, что чем меньше величина сдвигающего напряжения, тем более продолжительна стадия затухающей ползучести и менее скорость следующей за ней установившейся ползучести.

Графики, отражающие развитие деформаций породы во времени в зависимости от напряженного состояния, строят по результатам длительных испытаний образцов пород в срезных и сдвиговых приборах.