Основные вопросы и методы изучения структур рудных полей и месторождений - Вольфсон Ф.И.
Скачать (прямая ссылка):
Такое несоответствие результатов теоретического рассмотрения и фактов устраняется, если учесть, что величина скалывающих напряжений является не единственным фактором, определяющим положение плоскостей, по которым возникают трещины, а имеют значение также и нормальные напряжения, действующие в этих плоскостях. Такая зависимость положения плоскостей, по которым возникает разрушение тела (образование трещин скалывания), от величины как скалывающих, так и нормальных напряжений, устанавливается гипотезой Мора.
При рассмотрении любого геологического тела необходимо помнить, что оно находится среди других пород, которые оказывают на него то или иное воздействие, и, в частности, любая деформация этого тела вызовет реакции со стороны среды. Пусть мы имеем некоторое тело, на которое со всех сторон воздействуют силы, различные по величине {рис. 10). Если выделить в этом теле бесконечно малую частицу, то через нее можно будет провести три взаимно перпендикулярные плоскости, в которых в общем случае имеются только нормальные напряжения и от-
Рис. 9. Хрупкая деформация кубика при сжатии
А — системы диагональных трещин со смещением, образующихся при раздавливании; P — направление сжимающих усилий (маленькие стрелки показывают направления относительных смещений по трещинам); Б — динамика процесса формирования трещин со смещением, возникающие при раздавливании; P — давление на противоположные грани кубика; Рд— нормальная составляющая, Р_—тангенциальная составляющая
сутствуют скалывающие. Линии пересечения этих плоскостей дают нам прямоугольную систему координат, нормальные напряжения, соответствующие им, называются «главными». В любых других плоскостях имеются как нормальные, так и скалывающие напряжения.
В общем случае главные напряжения не равны по величине. Принято называть наибольшее напряжение O1, среднее по величине о., и наименьшее о3 , считая при этом растягивающие напряжения положительными, а сжимающие — отрицательными. В нашем примере на рис. 10 все главные напряжения являются сжимающими, т. е. алгебраически отрицательными. Поэтому наибольшее из них должно быть обозначено как , а наименьшее как о, .
Согласно гипотезе Мора, если такое напряженное состояние приводит к возникновению трещин скалывания, то они будут расположены
Рис. 10. Главные нормальные напряжения, возникающие в теле под воздействием на него различных по величине сил. Сжимающие напряжения: &з — наибольшее; ^2— среднее и ^1-наименьшее
Рис. 11. Положение главных осей напряжения и эллипсоида деформации
А — оси главных напряжений 5( с, C3 и соответствующие им? трещины скалывания; Б — положение эллипсоида деформации, соответствующее такому напряженному состоянию и расположение в нем трещин (оттенены штриховкой)
по отношению к главным осям деформации так, как показано на рис. 11, Л.
При рассмотрении закономерностей в расположении трещин мы можем, основываясь на этой схеме, пытаться выяснить, как были расположены в пространстве главные напряжения соответствующей деформации. При наличии двух серий трещин скалывания, пересекающихся под острым углом, представляется вероятным, что они являются элементами одного акта деформации. Тогда линию их пересечения можно принять-за положение главного напряжения а2 , а напряжения а, и O3 будут соответственно биссектрисами тупого и острого двугранных углов между трещинами, перпендикулярными к линии их пересечения, т. е. K g2 .
Такой вывод позволяет указать в порядке прогноза, каковы должны быть относительные смещения по этим трещинам, что во многих случаях очень важно. Однако угол, под которым пересекаются эти трещины, может оказаться столь близким к прямому, что уверенное определение по-
ложения главных напряжении O1 и O3
окажется невозможным. В та
ких случаях относительные смещения по трещинам могут быть единственным основанием для того или иного решения этого вопроса. 28
Б сущности все основные закомерности в расположении трещин и других структурных элементов могут быть выражены путем указания, какое положение в пространстве имела в данном месте прямоугольная система главных напряжений. Однако поскольку об этих напряжениях мы можем судить только на основании тех или иных особенностей струк-гупы, т. е. результатов деформации, удобнее обобщать данные, полученные при изучении структуры, в виде определенных закономерностей самих деформаций. Для этого в структурной геологии обычно используют понятие об эллипсоиде деформации.
Под эллипсоидом деформации понимают тот эллипсоид, в который превращается в результате однородной упругой деформации шар, мысленно вписанный в данное тело до деформации.
Поскольку горные породы способны лишь к весьма незначительному упругому изменению формы, предшествующему разрушению, эллипсоид деформации будет мало отличаться от шара. Такой эллипсоид не может быть наглядным изображением основных закономерностей деформации. Поэтому его обычно изображают в сильно утрированном виде так, чтобы различие длин его осей было представлено вполне отчетливо. При этом длинную ось такого эллипсоида принято обозначать буквой А среднюю В и короткую С (рис. 11, Б).
