Перераспределение напряжений в массиве пород под влиянием включений

На перераспределение напряжений в неоднородном массиве горных пород влияют имеющиеся в нем полости различного размера и формы или включения, отличающиеся от окружающего их массива деформационными свойствами. В многочисленных работах анализируется изменение напряженного состояния материала вблизи отверстий. Аналогично происходит перераспределение напряжений в массиве пород под влиянием включений. Относительное изменение вертикальных напряжений в массиве, представленном переслаивающимися песчано-глинистыми породами, среди которых находится горизонтально залегающая линза долеритов мощностью 45 м. Модуль упругости долеритов равен 6-104 МПа, что в 1,5 раза выше модуля упругости толщи переслаивающихся песчаников, алевролитов и аргиллитов. Даже такая разница в деформационных свойствах пород приводит к существенному перераспределению напряжений и их концентрации на границах раздела. Так, в кровле линзы вмещающие породы несколько разгружены, а в самих долеритах напряжения возрастают, причем вблизи точек перегиба контура линзы напряжения увеличиваются максимально и почти на 30 % превосходят напряжения, характерные для данных глубин. Уменьшение напряжений наблюдается и в породах, подстилающих линзу, а в долеритах, слагающих основание линзы, вертикальные напряжения повсеместно возрастают более чем на 25 % по сравнению с напряжениями, которые имели бы место в том же массиве, но без линзы. Если включение состоит из пород, обладающих меньшим модулем упругости, чем вмещающие породы, то концентрация напряжений также происходит вдоль контура включения, но во вмещающих породах, а внутри включения наблюдается относительное понижение напряжений.

Относительное уменьшение величин напряжений в массиве наблюдается при переходе от нетрещиноватых пород к нарушенным, так как повышение трещиноватости ведет к снижению модуля деформации породы. Эпюры изменения напряжений в массивах, состоящих из одних и тех же пород, но отличающихся степенью трещиноватости.