Плотность горных пород. К основным физическим свойствам горных пород относятся плотность пород и плотность твердого компонента породы. Плотностью породы называется масса единицы объема породы с естественной влажностью и ненарушенным строением.

Плотность твердого компонента – масса единицы объема только твердой фазы породы. Для сплошных тел плотности породы и ее твердого компонента тождественны

Устойчивость горных пород

Способность породы длительное время сохранять первоначальное положение при вскрытии ее в массиве (при бурении скважин, проходке шахт и других горных выработок); зависит от условий залегания, характера связи между частицами породы, трещиноватости и степени выветривания. При бурении в слабоустойчивых породах обрушаются стенки скважины, снижается выход керна, повышается износ буровых коронок и снижается скорость бурения за счет потери времени на борьбу с осложнениями.

Трещиноватость горных пород

Совокупность в породе трещин различного происхождения и разных размеров. Наличие трещиноватости уменьшает прочность породы, но увеличивает ее абразивность.

Степень трещиноватости пород вместе с другими тектоническими нарушениями характеризует структуру массива горных пород, ее пространственную неоднородность и анизотропность свойств. Она влияет на прочность и устойчивость пород: деформируемость, водопроницаемость, влагоемкость, буримость и другие характеристики.

Количественная оценка трещиноватости, даже приближенная, представляет значительный интерескладки (Подробнее о методике количественной оценки трещиноватости пород, а также классификация горных пород по трещиноватости.)

При изучении отдельных трещин и их систем обращают внимание на их длину и прерывистость, устанавливают степень раскрытости трещин, определяют их ширину и ее изменение по простиранию и с глубиной, фиксируют степень заполненности трещин и состав заполнителя. Кроме того, устанавливают генетические типы трещин, дают оценку степени нарушенности и устойчивости горных пород, а также определяют возможное локальное или региональное влияние их на физико-механические свойства пород

Влагоёмкость горных пород

Способность породы удерживать то или иное количество влаги. Водопроницаемость горных породСпособность породы пропускать воду при наличии перепада давлений.

Водопоглощение горных пород

Способность сухой породы впитывать воду при выдерживании ее в воде при атмосферном давлении и комнатной температуре; определяется как отношение разности в массах свободнонасыщенного и сухого образца породы к массе сухого образца.

Зернистость горных пород

Совокупность расположения частиц в породе, которые могут различаться по своему внутреннему строению, форме или размеру. Различаются породы мелко-, средне- и крупнозернистые.

Каверхность горных пород

Наличие в породе пустот (каверн).

Сланцеватость горных пород

Сложение горных пород, делящихся на тонкие плоские параллельные слои, плоские плитки или пластинки.

Слоистость горных пород

Повторяющаяся в разрезе неоднородность осадков: по составу, крупности зерна, окраске и другим особенностям.

Предел прочности при сжатии

Максимальная величина сжимающего напряжения, испытываемого породой в момент разрушения образца; определяется как отношение нагрузки, разрушающей образец, к первоначальной площади его поперечного сечения (табл. 5).

Таблица 5. Пределы прочности горных пород при сжатии, скалывании и растяжении

Предел прочности при растяжении

Максимальное растягивающее напряжение, испытываемое породой в момент разрушения образца: определяется как отношение нагрузки, разрушающей образец, к первоначальной площади его поперечного сечения.

Предел прочности при скалывании Максимальное скалывающее напряжение, испытываемое породой в момент разрушения образца; определяется как отношение нагрузки, разрушающей образец, к площади сдвига.

Предел прочности при изгибе Максимальное изгибающее напряжение, испытываемое породой в момент разрушения образца; определяется как отношение изгибающего момента, разрушающего образец, к моменту сопротивления соответствующего сечения. Разрушающее напряжение Мера внутренних сил в деформируемой породе, вызывающих ее разрушение. Удельная контактная работа разрушения Полная работа разрушения, отнесенная к площади контакта резца (алмаза, шарошки и т. п.) с породой.

Значительное влияние на разрушаемость горных пород при бурении оказывает такой показатель, как временное сопротивление сжатию. Приведенные в табл. 5. 7 данные по определению временного сопротивления некоторых горных пород сжатию, растяжению и скалыванию показывают, что предел прочности пород при скалывании в 6-12 раз меньше прочности при сжатии. В свою очередь предел прочности при растяжении в 1, 5-2 раза меньше сопротивления на скалывание.

3 Складкообразование и типы складок

Стадийность складкообразования: формирование различных типов соотношений кливажа со слоистостью

Выделяют два типа складок — антиклинальные и синклинальные. По очертаниям в плане различают складки линейные, вытянутые в одном направлении, брахискладки (брахиантиклинали и брахисинклинали) и куполовидные. Антиклиналь и синклиналь в линейных складках образуют вместе одну полную складчатую волну. В складках выделяют следующие элементы: крылья — части пласта, образующие изгиб, седло или свод у антиклинали и мульду у синклинали, осевую поверхность, шарнир и ядро. По положению осевой поверхности выделяют складки прямые или симметричные — осевая поверхность вертикальна и крылья падают под одним углом; косые (наклонные) или асимметричные — осевая поверхность наклонная и крылья падают под разными углами; лежачие — осевая поверхность горизонтальна. Если в одном из крыльев более древние слои залегают на более молодых, складки называется опрокинутой, если крылья складки параллельны друг другу к осевой поверхности — изоклинальной.

По форме крыльев выделяют складки: веерообразные, остроугольные, килевидные, коробчатые, сундучные и др. складки могут быть простыми, которые представляют собой отдельные изгибы пласта, и сложными, на крыльях которых развиваются более мелкие складки. В таком случае выделяют главные и второстепенные складки или складки первого, второго, третьего в т. д. порядков. Чем крупнее складки, тем сложнее ее строение. Величина складки определяется их высотой, шириной и длиной и может быть самой различной. В складчатых системах крупные складки, называемые антиклинориями и синклинориями, достигают в ширину сотни километров, а в длину прослеживаются на несколько сотен километров. На платформах крупные складки называют плакантиклиналями, плакосииклиналями, прогибами, валами.

С точки зрения механики образования складки могут быть выделены три основных типа: складки изгиба— образуются вследствие скольжения друг относительно друга изгибающихся пластов; складки скалывания—образуются вследствие перемещения материала по поверхности скалывания; складки истечения (или течения) — образуются в результате течения пластических горных пород. Промежуточные формы сочетают особенности различных типов. складки зачастую осложняются надвигами или сбросами: такие складки называются разорванными. складки слягают складчатые системы, в меньшей степени они развиты на платформах. Форма складки в этих областях различна: в складчатых системах преобладают линейные или- геосинклинальные складки, на платформах — куполовидные или прерывистые