Материал: ShashenkoSzdvigkovaGapeev_monograf
Ч
ИСЛЕННЫЕ
РЕШЕНИЯ
УПРУГО
-
ПЛАСТИЧЕСКИХ
ЗАДАЧ
ПРИМЕНИТЕЛЬНО
К
УСТОЙЧИВОСТИ
ПОДЗЕМНЫХ
ВЫРАБОТОК
185
максимума
с
некоторым
инкрементом
.
Таким
образом
,
пучение
,
имеющее
не
-
прерывный
временной
характер
,
рассматривается
здесь
как
дискретный
квази
-
статический
процесс
.
На
рис
. 7.9
представлены
результаты
вычислений
для
случаев
однородного
массива
,
массива
,
включающего
угольный
пласт
,
и
слоистого
массива
,
содер
-
жащего
в
кровле
мощный
слой
крепкого
песчаника
.
Различная
окраска
конеч
-
ных
элементов
соответствует
различной
степени
разупрочнения
.
Анализ
результатов
показывает
,
что
с
увеличением
степени
неоднородно
-
сти
массива
в
окрестности
выработки
от
однородного
до
слоистого
с
различ
-
ными
геометрическими
и
прочностными
параметрами
слоев
,
форма
ЗНД
изме
-
няется
от
практически
симметрично
охватывающей
выработку
до
несиммет
-
ричной
,
вытянутой
вдоль
наименее
крепкого
слоя
.
Кроме
того
,
анализ
результатов
численного
эксперимента
,
в
котором
ис
-
следовалось
влияние
параметров
крепкого
слоя
в
кровле
на
развитие
пучения
пород
почвы
,
позволил
установить
следующее
.
На
этапе
невозмущенного
процесса
,
т
.
е
.
до
наступления
потери
устойчиво
-
сти
,
предельные
размеры
ЗНД
,
достигнутые
к
моменту
потери
устойчивости
,
нелинейно
зависят
как
от
расстояния
до
крепкого
слоя
,
так
и
от
его
мощности
.
При
этом
показано
,
что
при
расстояниях
до
крепкого
слоя
в
кровле
и
почве
,
равных
21,0
м
,
и
мощности
крепкого
слоя
в
кровле
,
равной
18,0
м
,
влияние
это
-
го
слоя
на
процесс
потери
устойчивости
перестает
сказываться
.
На
этапе
возмущенного
процесса
,
т
.
е
.
после
потери
устойчивости
,
при
ве
-
личине
закритического
поднятия
почвы
,
равной
0,3
м
,
наступает
стабилизация
размеров
зоны
неупругих
деформаций
и
дальнейшее
возрастание
закритическо
-
го
поднятия
не
отражается
на
размерах
ЗНД
.
Причем
,
это
обстоятельство
имеет
место
при
любой
геомеханической
ситуации
.
Анализ
рис
. 7.9
выявляет
значительное
влияние
свойств
пород
и
структуры
массива
,
окружающего
выработку
,
на
формирование
зоны
неупругих
деформа
-
ций
,
а
,
следовательно
,
и
на
устойчивость
выработки
.
Особенно
указанное
об
-
Р
АЗДЕЛ
7
186
стоятельство
очевидно
в
условиях
выдавливания
почвы
(
рис
. 7.9,
б
,
г
и
е
) –
на
-
блюдается
уменьшение
размеров
ЗНД
в
почве
для
случая
слоистого
массива
.
э т а п
у п р у г о п л а с т и ч е с к о г о
р е ш е н и я
а
)
в
)
д
)
э т а п
в с п у ч и в а н и я
б
)
г
)
е
)
Рис
. 7.9.
Конфигурации
зон
неупругих
деформаций
при
различной
степени
неод
-
нородности
породного
массива
: I –
однородный
массив
; II –
массив
,
включаю
-
щий
угольный
пласт
; III –
слоистый
массив
Таким
образом
,
полученные
результаты
показывают
,
что
форма
и
средний
радиус
ЗНД
вокруг
одиночной
выработки
существенно
зависят
от
степени
не
-
однородности
породного
массива
(
параметров
его
слоев
),
что
позволяет
для
конкретных
условий
оценить
возможность
вспучивания
пород
почвы
и
опреде
-
лить
такое
место
заложения
выработки
,
при
котором
ее
разрушение
будет
ми
-
нимальным
.
I II III
II
III
I
Д
ЕФОРМИРУЕМОСТЬ
И
ПРОЧНОСТЬ
МАССИВОВ
ГОРНЫХ
ПОРОД
187
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В
монографии
изложены
результаты
аналитических
,
лабораторных
,
натурных
исследований
в
области
устойчивости
подземных
выработок
,
расположенных
на
большой
глубине
в
породном
массиве
с
неоднородной
структурой
.
Последовательность
изложения
материала
выдержана
от
простых
моделей
разрушения
элементарного
объема
породной
среды
до
деформирующихся
породных
массивов
значительных
размеров
со
сложной
структурой
и
наличием
трещин
.
Естественная
неоднородность
породной
среды
учтена
с
помощью
вероятностно
-
статистических
моделей
.
Ограниченные
возможности
аналитических
исследований
существенно
расширены
путем
использования
численных
моделей
.
Дальнейшее
развитие
исследований
в
области
геомеханики
авторы
видят
в
усложнении
физических
моделей
породной
среды
и
переходе
к
трехмерным
задачам
.
А
.
Н
.
Ш
АШЕНКО
,
Е
.
А
.
С
ДВИЖКОВА
,
С
.
Н
.
Г
АПЕЕВ
188
ПЕРЕЧЕНЬ
ССЫЛОК
1.
Работнов
Ю
.
Н
.
Механика
разрушения
.–
М
.:
Наука
, 1987.– 80
с
.
2.
Гордон
Дж
.
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
.–
М
.:
Мир
, 1971.–
272
с
.
3.
Разрушение
/
Под
ред
.
А
.
Ю
.
Ишлинского
.–
т
. I-VII.–
М
.:
Мир
, 1973.
4.
Ставрогин
А
.
Н
.,
Протосеня
А
.
Г
.
Пластичность
горных
пород
.–
М
.:
Недра
, 1979.– 301
с
.
5.
Кирничанский
Г
.
Т
.
Элементы
теории
деформирования
и
разрушения
горных
пород
.–
К
.:
Наукова
думка
, 1999.– 179
с
.
6.
Виноградов
В
.
В
.
Геомеханика
управления
состоянием
массива
вблизи
горных
выработок
.–
К
.:
Наукова
думка
, 1983.– 192
с
.
7.
Cook H.G.W., Hoek E. Rock mechanics Appling to the Study of Rock
bursts.– J. of the South A.J. of Min. and Met.– 1966.–
Р
. 435-528.
8.
Hoek E. Practical Rock Engineering, 2000 Edition (
Электрон
.
Ресурс
) /
Способ
доступа
http://
www.rocscience.com
/hoek/Practical Rock Engineering.
–
Загол
.
с
экрана
.
9.
Bieniawski Z.T. Estimating of Brittle fracture of rock.– Pi-III Int. I. Rock.
Mech. Min. SCI.– 1967.– vol.5–
Р
. 325-335.
10.
Griffith A.A. The theory of rupture.– Proc. Ict. Int. Congr. Appl. Mech.–
Delft.– 1924.–
Р
. 55-63.
11.
Тимошенко
С
.
П
.,
Гудьер
Дж
.
Теория
упругости
.–
М
.:
Наука
, 1975.–
576
с
.
12.
Френкель
Я
.
И
.
Теория
обратимых
и
необратимых
трещин
в
твердых
телах
//
Журнал
технической
физики
. – 1952. –
т
.22. –
Вып
.11. –
С
. 1857-
1866.
13.
Баренблат
Г
.
И
.
Теория
равновесных
трещин
,
образующихся
при
хрупком
разрушении
//
Аннотации
докладов
Всесоюзного
съезда
по
теоретической
и
прикладной
механике
.–
М
.:
изд
-
во
АН
СССР
, 1960.–
С
.
30-31.
Д
ЕФОРМИРУЕМОСТЬ
И
ПРОЧНОСТЬ
МАССИВОВ
ГОРНЫХ
ПОРОД
189
14.
Иоффе
А
.
Ф
.,
Кирпичева
М
.
В
.,
Левитская
А
.
И
.
Деформация
и
прочность
кристаллов
//
Журнал
русского
физико
-
химического
общества
.– 1924.–
№
22.–
С
. 286-293.
15.
Степанов
А
.
В
.
Два
опыта
по
прочности
//
Журнал
экспериментальной
и
теоретической
физики
– 1937.–
т
.7.–
Вып
.7.–
С
. 663-669.
16.
Степанов
А
.
В
.
Явление
искусственного
сдвигообразования
//
Журнал
экспериментальной
и
теоретической
физики
.– 1947.–
т
.17.–
Вып
.7.–
С
. 601-612.
17.
Smekal A. Handbuch der Physik and technische Mechanik.– 1931.– Bd.– 4/2.
18.
Orowan E. Zur Kristallplastizitat // I. Tief-temperaturplastizitat und
Beekersche Formel. – I bid.– S. 605-613.
19.
Атомный
механизм
разрушения
:
Сб
.
статей
.–
М
.:
Металлургиздат
,
1963.– 278
с
.
20.
Прикладные
вопросы
вязкости
разрушения
.–
М
.:
Мир
, 1968.– 522
с
.
21.
Броун
И
.,
Сроули
Дж
.
Испытание
высокопрочных
металлических
материалов
на
вязкость
разрушения
при
плоской
деформации
.–
М
.:
Мир
, 1972.– 246
с
.
22.
Ивлев
Д
.
Д
.
О
теории
трещин
квазихрупкого
разрушения
(
обзор
) //
Прикладная
механика
и
техническая
физика
.– 1967.–
№
6.–
С
. 88-128.
23.
Морозов
Е
.
М
.
О
соответствии
между
энергетическим
критерием
разрушения
и
математическим
моделированием
явлений
деформации
на
конце
разрезов
–
трещин
//
Прикладная
математика
и
механика
.– 1970.–
т
.34.–
№
4.–
С
. 768-777.
24.
Новожилов
Б
.
В
.
К
основам
теории
равновесных
трещин
в
упругих
телах
//
Прикладная
математика
и
механика
.– 1969.–
т
.33.–
№
5.–
С
. 797-812.
25.
Новые
методы
оценки
сопротивления
металлов
хрупкому
разрушению
.–
М
.:
Мир
, 1972.– 439
с
.
26.
Панасюк
В
.
В
.
Предельное
равновесие
хрупких
тел
с
трещинами
.–
К
.:
Наукова
думка
, 1968.– 246
с
.
27.
Разрушение
твердых
тел
.–
М
.:
Металлургия
, 1967.– 500
с
.