Вестник Кольского научного центра РАН № 3, 2019 г.

Э. В. Каспарьян, Ю. В. Федотова, Н. Н. Кузнецов В настоящее время считается, что можно выделить две раздельные, но тесно взаимосвязанные группы основных факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние верхней части земной коры, а следовательно, и начальное напряженное состояние массивов горных пород: • внешние факторы — проявления планетарных воздействий, в первую очередь от ближайших планет и Солнца; • внутренние факторы — проявления процессов, происходящих во внутренних слоях Земли и обусловливающих возникновение различных силовых полей, в частности, гравитационных и тектонических сил. При этом результаты исследований по оценке степени влияния внешних факторов на изменение напряженного состояния массивов горных пород, полученные к настоящему времени, показывают, что эту группу целесообразно рассматривать как причины возможной нестабильности состояния массивов только в пределах достаточно длительных периодов времени и для достаточно крупных участков земной коры. При рассмотрении конкретных вопросов геомеханики применительно к технологии ведения горных работ планетарные силы можно не учитывать при оценке силовых параметров, определяющих условия поведения конкретных участков массива горных пород на данном (ограниченном) отрезке времени. Что касается второй группы факторов, то здесь представления о природе и механизмах возникновения начального напряженного состояния массивов горных пород менялись по мере развития общих представлений о Земле и о геологических и тектонических процессах в ее недрах. Одной из первых гипотез (1878 г.) о природе естественных полей напряжений в верхней части земной коры Земли является гипотеза А. Гейма [1], согласно которой массивы горных пород вследствие действия гравитационных сил в течение весьма длительного времени (геологических эпох) находятся в скрыто-пластическом состоянии и поэтому все нормальные компоненты тензора напряжений по всем осям координат равны, а все касательные напряжения равны нулю. где ОхOy oz— нормальные компоненты тензора напряжений по осям координат х, y, z; Txy, Txz, Tyz — касательные компоненты тензора напряжений; у — объемный вес налегающих пород; H — глубина рассматриваемой точки массива от дневной поверхности. Другими словами, по А. Гейму естественное напряженное состояние массива горных пород является гидростатическим. Эти представления являлись общепринятыми в течение более 50 лет. Однако дальнейшее изучение свойств пород различных массивов показало, что лишь немногие породы проявляют в достаточной степени пластические свойства, а основная масса пород в большей степени (часто вплоть до потери прочности) склонны к проявлению упругих деформаций. Исходя из этого академиком АН СССР А. Н. Динником в 1925 г. была сформулирована гипотеза о естественном напряженном состоянии массива пород, предполагавшемся идеально упругой сплошной изотропной средой, в соответствии с распределением упругих напряжений [2], но при этом основными действующими силами по-прежнему предполагались силы гравитации. Тогда компоненты тензора напряжений определяются: где А— коэффициент бокового отпора (отношения горизонтальных и вертикальных напряжений); р — коэффициент Пуассона (отношения поперечных и продольных деформаций пород). ох = ° у = ° z = yh ; (1) о z = уН ; о х = о у = 'кУ Н ; = 7 ^ , (2) 66 http://www.naukaprint.ru/zhurnaly/vestnik/