Особенности ползучести горных пород

 

Прежде всего отметим, что ползучесть может протекать как с уменьшающейся, так и с возрастающей скоростью. В первом случае её называют затухающей, а во втором - незатухающей. В обоих случаях деформация складывается из двух слагаемых: мгновенной деформации g_o, возникающей в теле сразу после приложения нагрузки t = const, и деформации, развивающейся во времени: g = g_o + g (t).

Слагаемое g (t) при развитии затухающей ползучести стремится к некоторому предельному значению g_пр (рис. 14, а).

Незатухающая ползучесть (рис. 14, б) включает в себя три стадии:істадия затухающей неустановившейся ползучести (участок АВ, g ® 0), стадия установившегося течения (участок ВС, g» const), стадия прогрессирующего течения (участок СД). Развитие третьей стадии отличается ростом скорости деформации и приводит к хрупкому или вязкому разрушению (точка Д на графике).

Развитие сдвиговых деформаций при выполнении условия t = const в различных горных породах протекает по разному. Основные типы горныхіпород по виду кривой ползучести делят на два типа (рис.15). Для горных пород первого

 

 

 

(I) типа увеличение g имеет ограниченный характер: деформация ползучести растет по экспоненциальному закону и стремится кіопределенному пределу (глинистые и песчанистые сланцы, песчаник и пр.). Особенностью развития деформации ползучести у горных пород второго (II) типа является то, что на кривых ползучести не прослеживается предельной деформации: увеличение g происходит неограниченно (галит, карналлит, уголь и пр.). Скорость деформации горных пород второго типа пропорциональна приложенному напряжению.

 

Реологические свойства горных пород первого типа отображает модель Пойнтинга-Томсона. Модель Максвелла достаточно близка для описания реологического поведения горных пород второго типа: развитие ползучести в горных породах второго типа отличается от развития ползучести в теле Максвелла наличием экспоненциального участка в первые моменты деформирования.

С явлением ползучести тесно связана продолжительность жизни тела под нагрузкой (длительная прочность). В этом случае развитие разрушения тела (горной породы) происходит при действии напряжений, величина которых меньше значения прочности, наблюдаемой при кратковременном нагружении.

Снижение прочности горных пород, слагающих стенку скважины, в результате развития ползучести может привести к возникновению аварийной ситуации как при бурении скважины, так и позже на стадии ее эксплуатации.