Распределение напряжений в массиве пород

Если массив пород расположен выше эрозионного вреза или разбит многочисленными вертикальными трещинами, что позволяет породам деформироваться в горизонтальном направлении, то горизонтальная составляющая гравитационных напряжений приближается к нулевым значениям. Для массивов пород с 0,5 (например, сложенных пластичными глинами), а также для массивов, залегающих на больших глубинах, где под влиянием высоких температур и давления они приобретают пластические свойства, горизонтальные составляющие напряжений могут стать равными вертикальным, а распределение напряжений будет соответствовать гидростатическим условиям. В случае, когда массив сложен разнородными слоями пород, коэффициенты поперечной деформации которых существенно различаются, при общем возрастании вертикальных напряжений с глубиной горизонтальные напряжения также будут расти. Но при переходе от одного слоя к другому, отличающемуся значением, они будут претерпевать локальные изменения: относительно возрастать в пластичных породах и уменьшаться в породах с низкими значениями коэффициента поперечной деформации. Таким образом, распределение напряжений в массиве пород, находящемся в поле действия гравитационных сил, определяется как глубиной его залегания, так и различиями в свойствах пород, их плотности и деформируемости.

Большую роль в перераспределении вертикальных напряжений в массиве играют различия в деформационных свойствах слагающих его пород. В целом напряжения возрастают в жестких породах и падают в слоях, имеющих низкие значения модуля деформации, а перепад напряжений на границе сдоев тем больше, чем резче отличаются эти слои по деформационным свойствам. Эпюры распределения вертикальных напряжений в горизонтально слоистой толще пород. На фоне общего нарастания напряжений пропорционально глубине в зависимости от физико-механических свойств грунтов выделяются горизонты с относительно повышенными и пониженными напряжениями. В горизонтах с высокими значениями параметров упругости величины приращений вертикальных напряжений на каждые 10 м глубины в 3-5 раз выше общего фонового приращения вертикальной составляющей гравитационного поля, равного примерно 0,3 МПа.