Длительная прочность мерзлых пород

Любое твердое тело (в том числе и мерзлая горная порода) способно сопротивляться разрушению и образованию остаточных деформаций, то есть обладает определенной прочностью.

Хрупкие тела характеризуются пределом прочности или временным сопротивлением, соответствующим напряжению, при котором наступает разрушение.

Для характеристики прочностных свойств пластичных тел введены понятия предела текучести, предела прогрессирующего течения и предела прочности.

Под пределом текучести Бингам понимал напряжение, при котором начинается пластично-вязкое течение. Другой более общей характеристикой прочности является предел прогрессирующего течения σпр, вызывающий в определенный момент времени tnp возникновение и развитие деформаций с возрастающей скоростью, что с течением времени приводит к потере устойчивости и разрушению. Предельная нагрузка, неограниченно длительное время воздействия которой не вызывает возникновения незатухающей ползучести и разрушения тела, называется пределом длительной прочности σ∞. Зависимость прочности мерзлых пород от времени действия нагрузки отображается кривой длительной прочности, построенной в координатах σпр — tпр (рис. 3). Кривая означает, что каждому значению σ I > σ∞ соответствует вполне определенное время ti перехода из стадии установившейся ползучести в стадию прогрессирующего течения. Начальная ордината кривой определяет условно мгновенную прочность, соответствующую мгновенному приложению нагрузки t->0. Однако практически в опытах получают временное сопротивление σвр) (без учета инерционных сил) при стандартной скорости возрастания нагрузки. Ордината асимптоты кривой определяет величину предела длительной прочности.

Отношение временного сопротивления к пределу длительной прочности у мерзлых мелкозернистых пород в зависимости от температуры и вида напряженного состояния колеблется в пределах 5—15. Для мерзлых крупнообломочных пород это отношение значительно меньше.

По данным К. Ф. Войтковского, Б. А Савельева, С. С. Вялова и других исследователей понятие длительной прочности для льда теряет смысл, так как лед может деформироваться (при небольших напряжениях) беспрерывно, не переходя в стадию разрушения.

С. С. Вялов предлагает закономерность снижения прочности мерзлых мелкозернистых пород во времени выражать формулой

Изложенные представления о природе прочности и ползучести мерзлых мелкозернистых пород положены автором в основу при разработке методики исследований прочностных и деформативных свойств мерзлых крупнообломочных горных пород[1].