Массив горных пород

(a. massif, block, rock mass, solid mass, solid strata; н. Gesteinskorper, Gesteinsmasse; ф. massif, masse rocheuse; и. macizo, macizo virgen, macizo de rocas) — участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инж.-геол. свойствами слагающих его горн. пород. Массивы отличаются особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих г. п., минералогич. составом, текстурой и пористостью г. п., наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений, их связью c твёрдыми составляющими, a также показателями геомеханического (действующие силы, напряжения и деформации гравитац., тектонич. и техногенного происхождения) и физического (эрозионные процессы и др.) состояния. Выделение M. г. п. производится путём инж.-геол. и гидрогеол. изысканий, масштабы к-рых устанавливаются в зависимости от поставленных целей при решении науч. проблем и прикладных задач разработки м-ний п. и. и строительства. M. г. п. в горном делe — участок развития физ.-механич. явлений и процессов в результате воздействия естеств. или искусств. факторов при ведении горн. работ, a также при возведении разл. сооружений. При этом к естеств. воздействиям относятся гравитац. и тектонич. напряжения, a к искусственным — напряжения и силы, вызванные подработкой массива, отпором крепи выработок, давлением фундаментов и др. Характеристики состояний и свойств пород массива определяют условия ведения горн. работ, возведения сооружений; они являются основанием при проектировании горн. работ.

Особенностью M. г. п. как среды действия прикладываемых сил, напряжений, развития деформаций, сдвижений и разрушений является его неоднородность: деформации сосредотачиваются преим. в ослабленных элементах структуры массива (в трещинах и др.), в меньшей мере деформируются блоки монолитной породы, ограниченные трещинами. Разрушение пород происходит, как правило, c образованием в направлениях макс. значений касательных напряжений сдвиговых поверхностей скольжения, формирующихся в виде зон образования и согласного поворота примыкающих друг к другу призмообразных элементарных породных блоков. Сопротивление этому сдвигу обусловлено сопротивлением разрушению г. п. при оформлении блоков, a также сопротивлением разрыхлению при их повороте. B случаях близкой взаимной ориентировки макс. касательной напряжений и протяжённых поверхностей ослабления массива развитие деформаций и разрушения происходит преим. в плоскости этого ослабления. B зависимости от горно-геол. условий и характера проектируемых горн. работ поведение и свойства г. п. массива приближённо отображают механич. закономерностями разл. идеализир. классич. сред. B условиях высоких трёхосно-сжимающих нагрузок (на больших глубинах разработки в удалении от свободных обнажений) механическое состояние массива c достаточной мерой приближения оценивается положениями механики сплошной среды. Условием корректного приложения к массиву этих положений является применение их к участкам массива, достаточно большим по сравнению c размерами структурных элементов. При масштабном соотношении этих размеров не менее чем 15-20-кратном неоднородность массива приближённо рассматривают как квазиоднородность. Механические свойства массива в расчётах его сопротивления и деформаций характеризуют соответствующими показателями монолитной породы, скорректированными коэфф. структурного ослабления, зависящими от меры нарушенности массива (частоты и связности трещин) и от вида и уровня напряжённого состояния. B условиях высоких трёхосно-сжимающих напряжений и при значит. превышении размеров нагруженных зон массива по сравнению c размерами структурных элементов значения коэфф. структурного ослабления массива близки к единице. B условиях, близких к одноосному или двухосному напряжённому состоянию (напр., в нешироких целиках и вблизи выработок), значимость структурных ослаблений (трещин, контактов) преобладает и значения коэфф. структурной ослабленности значительно меньше единицы. M. г. п. в этом случае является дискретноблочной средой, устойчивость к-рой оценивается расчётом сцепления и трения контактов взаимно смещающихся монолитных блоков породы. Для количеств. оценки влияния структурных ослаблений M. г. п. на его устойчивость, деформации, перемещения и взаимодействие c инж. сооружениями в разл. условиях используют ряд методов. Среди них — механические испытания породных образцов c естеств. ослаблениями или системой искусственно созданных поверхностей нарушения сплошности породы на прессах и спец. установках (стабилометрах) c определением при разл. видах и уровне напряжённого состояния либо показателей сцепления и трения по поверхностям, либо паспорта прочности породы. Применяются и натурные испытания породы без извлечения её из массива путём искусств. нагружения оконтуренного в массиве блока c помощью нагрузочных устройств (домкратов, гидроподушек, прессиометров и др.). Из эквивалентных материалов создаются модели проектируемой горно-геол. обстановки в лабораторных условиях. Иногда такая оценка осуществляется путём проведения опытных горн. работ (напр., опытная подработка откосов) или использования в качестве опытных горн. работ обобщённых результатов натурных наблюдений за устойчивостью массивов в аналогичных случаях горн. и строит. практики.

Литература: Крупенников Г. A., Общие методические положения комплексного исследования проблем горной геомеханики, Л., 1970 (Труды ВНИМИ, сб. 81); Фисенко Г. Л., Предельные состояния горных пород вокруг выработок, M., 1976; Введение в механику скальных пород, пер. c англ., M., 1983.

K. A. Ардашев.