Массив –участок земной коры, характеризующийся общими условиями образования и определёнными инженерно-геологическими свойствами слагающих его горных пород. Массивы отличаются особенностями залегания и степенью нарушенности (трещиноватостью и блочностью) слагающих горных пород, минералогическим составом, текстурой и пористостью горных пород, наличием жидких (вода, нефть, рассолы) и газообразных (метан и др.) включений, их связью c твёрдыми составляющими, a также показателями геомеханического и физического. Выделение массива горных пород производится путём инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, масштабы которых устанавливаются в зависимости от поставленных целей при решении научных проблем и прикладных задач разработки. Mассив горных пород в горном делe - участок развития физико -механических явлений и процессов в результате воздействия естественных или искусственных факторов при ведении горых работ, a также при возведении различных сооружений. При этом к естественным воздействиям относятся гравитационные и тектонические напряжения, a к искусственным - напряжения и силы, вызванные подработкой массива, отпором крепи выработок, давлением фундаментов и другие. Характеристики состояний и свойств пород массива определяют условия ведения горных работ, возведения сооружений; они являются основанием при проектировании горных работ.
Особенностью массива горных пород как среды действия прикладываемых сил, напряжений, развития деформаций, сдвижений и разрушений является его неоднородность: деформации сосредотачиваются преимуществом вослабленных элементах структуры массива (в трещинах и др.), в меньшей мере деформируются блокимонолитной породы, ограниченные трещинами. Разрушение пород происходит, как правило, c образованием в направлениях максимальных 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 горных пород при оформлении блоков, a также сопротивлением разрыхлению при ихповороте. B случаях близкой взаимной ориентировки максимальной касательной напряжений и протяжённых поверхностей ослабления массива развитие деформаций и разрушения происходит преимущество в плоскости этого ослабления. B зависимости от горно-геологических условий и характера проектируемых горных работ поведениеи свойства горных пород массива приближённо отображают механическими закономерностями различных идеализированных классическихсредств. 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 расчета его сопротивления и деформаций характеризуют соответствующими показателями монолитной породы, скорректированными коэффициент 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 значительных превышении размеров нагруженных зон массива по сравнению c размерами структурных элементов значения коэффициент структурного ослабления массива близки к единице. Bусловиях, близких к одноосному или двухосному напряжённому состоянию (например, в не широких целиках и вблизи выработок), значимость структурных ослаблений (трещин, контактов) преобладает и значения коэффициент структурной ослабленности значительно меньше единицы. Mассив горных пород в этом случае является дискретноблочной средой, устойчивость которой оценивается расчётом сцепления и трения контактов взаимно смещающихся монолитных блоков породы. Для количественной оценки влияния структурных ослаблений массива горных пород на его устойчивость, деформации, перемещения и взаимодействие c инженерными сооружениями в различных условиях используют ряд методов. Среди них - механические испытания породных образцов c естественными ослаблениями или системой искусственно созданных поверхностей нарушения сплошности породы напрессах и специальных установках (стабилометрах) c определением при различных видах и уровне напряжённогосостояния либо показателей сцепления и трения по поверхностям, либо паспорта прочности породы. Применяются и натурные испытания породы без извлечения её из массива путём искусственного нагружения оконтуренного в массиве блока c помощью нагрузочных устроивов в аналогичных случаях горных и строительных (домкратов, гидроподушек,прессиометров и др.). Из эквивалентных материалов создаются модели проектируемой горно-геологические обстановки в лабораторных условиях. Иногда такая оценка осуществляется путём проведения опытных горн ых работ (например, опытная подработка откосов) или использования в качестве опытных горных работобобщённых результатов натурных наблюдений за устойчивостью масс практики.
Породные массивы как объекты исследования в геомеханике имеют одну очень существенную особенность по сравнению с объектами, рассматриваемыми в механике вообще или в механике твёрдых деформируемых тел, в частности. До производства работ, т.е. ещё в своём изначальном состоянии они уже находятся в напряжённом состоянии, которое обычно называют естественным или начальным напряжённым состоянием.
Кроме того, ранее уже говорилось, что глубинные разломы и разрывы земной коры являются теми естественными швами, по которым на протяжении всей геологической истории Земли непрерывно происходили тектонические движения. Вполне очевидно, что если есть движения, то должны быть и силы, их вызывающие. Силы, обусловливающие тектонические движения, называют тектоническими. Исходя из этих положений рассмотрим детальнее напряженное состояние земной коры в целом и верхней ее части, непосредственно являющейся объектом рассмотрения геомеханики. При этом, в качестве исходного положения примем, что напряженное состояние земной коры в общем случае определяется действием в земной коре двух независимых силовых полей. Одно из них - гравитационное поле - в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона, другое - тектоническое поле - обусловлено неравномерным распределением в пространстве скоростей тектонических движений и скоростей деформаций земной коры, т. е. наличием градиента тектонических движений.
.