To tylko jedna z 6 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Proces degradacji górotworu
Niezależnie cd tego, w jakim stanie wyjściowym znajduje się górotwór budujący masyw, panuje w nim pewien stan naprężeń wywołany ciężarem własnym, obciążeniem naziomu i - rzadziej - pozostałościami sił tektonicznych. Po wykonaniu wyrobiska w masywie obserwujemy przede wszystkim przemieszczenie i odprężenie nadkładu bezpośrednio w jego stropie. Szczególnie wyraźnie zjawisko to występuje w górotworze uwarstwionym. W tym przypadku możemy wyróżnić następujące etapy procesu naruszenia pierwotnego zalegania warstw skalnych:
1. Ugięcie stropowych warstw skalnych i ogólne sprężyste odprężenie nadkładu. W procesie redystrybucji pierwotnego ciśnienia górotworu zarysowują się tendencje do koncentracji naprężeń w narożach stropu płaskiego lub w wezgłowiach stropu sklepionego (rys. 6.30a). Równowaga takiego układu jest możliwa tylko w warunkach bardzo małych naprężeń pierwotnych, a więc dla rzadko spotykanych mały ch głębokości.
2. Pojawienie się i rozwój spękań ugiętych warstw skalnych jako wynik przekroczenia lokalnej wytrzymałości stropu rozpoczyna proces naruszenia ciągłości górotworu w tzw. stropie bezpośrednim. W ośrodku jednorodnym pojawia się lokalny klin odłamu grożący obwałem. Na skutek znacznych nieciągłych przemieszczeń, poślizgu blo ków spękanego lub ziam rozdrobnionego masywu, zaczyna się stadium jego zaklinowania, w wyniku czego tworzy się lokalne sklepienie ciśnień. Wyraźnie zarysowują się Strefy koncentracji naprężeń, które prowadzą do dwóch wytrzymałościowo różnych zjawisk (rys. ó.30b):
»lokalnego zniszczenia górotworu w stropie bezpośrednim, zwiastującego proces postępującej destabilizacji wyrobiska, któremu łatwo jednak zapobiec poprzez zastosowanie właściwej obudowy, np. idealnie podatnej, podtrzymującej lokalne obwały,
* globalnego zasklepienia wyżej zalegającego górotworu w tzw. stropie zasadniczym, który pozostaje zdolny do przenoszenia ciśnienia pierwotnego i gwarantuje stabilizację całego układu nośnego obudowa-górotwór, chroniąc go przed całkowitym zawałem.
Nośność nadkładu nie jest wyczerpana, dzięki czemu na obudowę oddziałuje jedynie lokalnie zniszczona strefa górotworu jako obciążenie statyczne.
3. W przypadku bardzo dużych głębokości posadowienia wyrobiska i nadmiernego obciążenia stropu zasadniczego następuje ścięcie wezgłowi sklepienia ciśnień, które staje się podatnym ustrojem, usztywnionym elementem zsuwającym się po powierzchniach poślizgu. Wyraźnie przemieszczające się sklepienie sprzyja dalszemu odprężeniu górotworu w całym nadkładzie do powierzchni terenu. Proces redystrybucji naprężeń prowadzi do jawnej ich koncentracji jako wypadkowych sił ścinających działających wzdłuż powierzchni poślizgu i jako rozporu wzbudzającego siły oporu na ścinanie (tarcie) na tych powierzchniach. Optymalna relacja między siłami ścinającymi i rozporem - to ra
(…)
… ścinającymi i rozporem - to ra cjonalny czyirnik regulujący wielkości statycznego i deforraacyjnego ciśnienia górotworu na obudowę wyrobiska podziemnego (rys. 6.3 la).
4. Całkowite ścięcie nadkładu z potencjalnym zagrożeniem oddzielenia się całej strefy naruszonej od nienaruszonej oznacza wyczerpanie nośności masywu, a w takiej sytuacji górotwór stałby się jedynie balastem obciążającym obudowę. Powstałyby warunki do narastania ciśnienia statycznego w miarę postępującej degradacji nieustabilizowanego masywu. Układ obudowa-górotwór utraciłby właściwości ustroju nośnego, stałby się układem prowadzącym do destabilizacji wyrobiska od lokalnych obwałów zaczynając do globalnego zawału całego nadkładu i likwidacji całego wyrobiska włącznie. Mechanizm spływu zniszczonego górotworu do wyrobiska przypomina…
… w nim energii potencjalnej. Sprężysta energia potencjalna pierwotnego stanu naprężenia ulega procesowi dyssypacji wskutek:
• kruchego pęknięcia i przemiany energii potencjalnej na energię napięć powierzchniowych,
* plastycznej bądź nieciągłej dyslokacji rozpraszającej energię na powierzchniach poślizgu górotworu.
Przemiana energii potencjalnej na powierzchniową energię napięć wynika z teorii kruchego…
… spękań, które zwiększają rozdrobnienie szkieletu górotworu, jego ziaren, brył czy bloków. Proces błądzących spękań prowadzi do przebudowy masywu, zwłaszcza skalnego, rozpraszając skutecznie pierwotnie skumulowaną w sąsiedztwie wyrobiska energię potencjalną.
Ocena wielkości rozproszonej energii wynika z analizy pracy sił elementarnych wiązań cząsteczkowych, które występują w ciałach stałych. Pierwotna…
… pęknięcia Griffitha. Na podstawie sił wiązań atomowych cząstek materiałów kruchych (porcelany, szkła, żeliwa itp.) można ocenić przyczyny pogorszenia wytrzymałości ciągłego szkieletu górotworu. Wynika to z bardzo dużych koncentracji naprężeń na końcach spękań, a następnie ich propagacji jako następstwo redystrybucji naprężeń pierwotnych. Zmieniające się sukcesywnie pole naprężeń uruchamia nowe ścieżki…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)