Ciężar objętościowy skał oznacza ciężar jednostki objętości skały. W obliczeniach geomechanicznych oznacza się go najczęściej symbolem γ (gamma). Jest ważny m.in. przy określaniu nacisku nadległych warstw górotworu na danej głębokości.
Jednostka
Ciężar objętościowy podaje się zwykle w:
- kN/m³ – kiloniutonach na metr sześcienny,
- rzadziej w N/m³.
Nie należy mylić go z gęstością, która jest wyrażana np. w kg/m³. Związek między nimi opisuje zależność:
γ = ρ · g
czyli ciężar objętościowy jest iloczynem gęstości skały i przyspieszenia ziemskiego.
Znaczenie w górnictwie
Wzór:
pᶻ = −γ · H
służy do wyznaczania ciśnienia pionowego w górotworze nienaruszonym. Oznacza to, że im większa głębokość H oraz im większy ciężar objętościowy skał γ, tym większe pionowe obciążenie wywierane przez nadkład.
Interpretacja znaku minus
Znak „−” wynika z przyjętej konwencji znaków w mechanice górotworu: naprężenia ściskające często zapisuje się jako ujemne. W praktycznej interpretacji najważniejsza jest wartość obciążenia, czyli γ · H.
Przykład
Jeżeli ciężar objętościowy skał wynosi 25 kN/m³, a głębokość H = 400 m, to wartość ciśnienia pionowego wynosi:
pᶻ = −25 · 400 = −10000 kN/m² = −10 MPa
Oznacza to pionowe ściskanie górotworu o wartości około 10 MPa.