Напряженное состояние массива

Определяется распределением и величинами действующих на него сил, формой и размерами массива, внутренним строением и свойствами горных пород, из которых он состоит. Основным фактором, обусловливающим формирование нолей естественных напряжений, является гравитационная сила. К второстепенным факторам, изменяющим напряженное состояние горных пород, относятся: строение массива и физико-механические свойства слагающих его пород; рельеф земной поверхности; геофизические и геохимические процессы и связанные с ними закономерности распределения температур и масс; космические. Из временно или локально действующих факторов наиболее существенными являются тектонические силы, подземные воды и газы, а также деятельность человека.

Массив грунта в условиях естественного залегания находится в напряженном состоянии, обусловленном его собственным весом. На поверхности однородного массива, ограниченного горизонтальной плоскостью, отсутствуют касательные напряжения, вследствие чего она является главной плоскостью. Из условий симметрии и ортогональности главных плоскостей следует, что все горизонтальные и вертикальные плоскости также не имеют касательных напряжений, а вертикальное напряжение возрастает с глубиной и определяется выражением

Сжатие массива пород в вертикальном направлении под действием собственного веса вызывает проявление в породах реактивных горизонтальных напряжений. Величина этих горизонтальных напряжений определяется деформационными свойствами пород.

Связь между вертикальной и горизонтальной составляющими гравитационных напряжений осуществляется с помощью коэффициента бокового давления, который выражается через коэффициент поперечной деформации породы (коэффициент Пуассона) р.

Для большинства пород и, следовательно, в условиях невозможности бокового расширения существующая горизонтальная составляющая гравитационных напряжений является частью вертикальной.