Влияние анизотропии, трещиноватости и масштабного эффекта на прочность скальных грунтов

Исследование зависимости прочности на сдвиг от величины смещений по трещине является весьма важной и интересной проблемой для анализа поведения как самих скальных массивов, так и возводимых на них сооружений.

Влияние анизотропии, трещиноватости и масштабного эффекта на прочность скальных грунтов. Скальные массивы, представляющие собой трещиноватые, неоднородные среды с начальным полем естественных напряжений, могут иметь ярко выраженную анизотропию прочностных свойств, зависящую от направления действия нагрузки, способа ее приложения и размера загружаемой площади. Диаграмма прочности на сдвиг слоистых гипсовых образцов в плоском напряженном состоянии. Наименьшей прочностью на сдвиг массив обладает в направлении слоистости, что вполне очевидно.

Несколько сложнее решить вопрос о влиянии трещиноватости на прочность массива при наличии нескольких систем трещин. Результаты исследований Д. Н. Кима, выполненные на гипсовых образцах различного строения. При изменении прочности отдельных блоков в 8 раз (от 1,6 до 12,85 МПа) характер анизотропии прочности не изменился, что подтверждает определяющее значение трещиноватости для оценки прочности массива.

Следующей важной особенностью поведения скальных массивов под нагрузкой является влияние соотношения размеров области загружения массива и характерного структурного элемента. Это так называемый масштабный эффект, влияние которого на прочность образцов может быть описано зависимостью.

Эта зависимость может быть использована для определения не только прочности образцов различного диаметра, но и разрушающей нагрузки при вдавливании штампа в скальный массив, а также прочности на срез скального массива.

Прочность на разрыв представляет собой величину напряжения, необходимого для разрушения грунта путем отделения одной его части от другой по нормали к поверхности разрыва. Сопротивление грунтов разрыву определяют по формуле.