Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке
С целью экспериментального изучения особенностей деформирования горных пород при разгрузке были проведены исследоиания деформируемости образцов, находящихся длительное время к режиме пластической деформации с заданными прочностными и деформационными свойствами....
Збережено в:
| Дата: | 1999 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України
1999
|
| Назва видання: | Физико-технические проблемы горного производства |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189696 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке / В.И. Мордасов, С.В. Подкопаее, О.В. Кондаков, П.И. Савченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 68-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-189696 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1896962023-04-20T20:09:58Z Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке Мордасов, В.И. Подкопаев, С.В. Кондаков, О.В. Савченко, П.И. С целью экспериментального изучения особенностей деформирования горных пород при разгрузке были проведены исследоиания деформируемости образцов, находящихся длительное время к режиме пластической деформации с заданными прочностными и деформационными свойствами. 1999 Article Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке / В.И. Мордасов, С.В. Подкопаее, О.В. Кондаков, П.И. Савченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 68-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 2664-17716 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189696 622.831 ru Физико-технические проблемы горного производства Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
С целью экспериментального изучения особенностей деформирования горных пород при разгрузке были проведены исследоиания деформируемости образцов, находящихся длительное время к режиме пластической деформации с заданными прочностными и деформационными свойствами. |
| format |
Article |
| author |
Мордасов, В.И. Подкопаев, С.В. Кондаков, О.В. Савченко, П.И. |
| spellingShingle |
Мордасов, В.И. Подкопаев, С.В. Кондаков, О.В. Савченко, П.И. Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке Физико-технические проблемы горного производства |
| author_facet |
Мордасов, В.И. Подкопаев, С.В. Кондаков, О.В. Савченко, П.И. |
| author_sort |
Мордасов, В.И. |
| title |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| title_short |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| title_full |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| title_fullStr |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| title_full_unstemmed |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| title_sort |
экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке |
| publisher |
Інститут фізики гірничих процесів НАН України |
| publishDate |
1999 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/189696 |
| citation_txt |
Экспериментальное изучение особенностей деформирования горных пород при разгрузке / В.И. Мордасов, С.В. Подкопаее, О.В. Кондаков, П.И. Савченко // Физико-технические проблемы горного производства: Сб. науч. тр. — 1999. — Вип. 2. — С. 68-72. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Физико-технические проблемы горного производства |
| work_keys_str_mv |
AT mordasovvi éksperimentalʹnoeizučenieosobennostejdeformirovaniâgornyhporodprirazgruzke AT podkopaevsv éksperimentalʹnoeizučenieosobennostejdeformirovaniâgornyhporodprirazgruzke AT kondakovov éksperimentalʹnoeizučenieosobennostejdeformirovaniâgornyhporodprirazgruzke AT savčenkopi éksperimentalʹnoeizučenieosobennostejdeformirovaniâgornyhporodprirazgruzke |
| first_indexed |
2025-07-16T12:15:00Z |
| last_indexed |
2025-07-16T12:15:00Z |
| _version_ |
1837805706746527744 |
| fulltext |
УДК 622.831
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ РАЗГРУЗКЕ*)
к.т.н. Мордасов В.И., к.т.н. Подкопаев С.В., инж. Конда
ков О.В., студ. Савченко П.И. (Донецкий государственный техни
ческий университет)
Общеизвестно, что исследование напряженно-
деформированного состояния массива горных пород, вмещающего
выработки, основывается на применении теории упругости. Сущ
ность применяемой теории сводится к установлению зависимости
между деформациями и напряжениями в идеализированном упру
гом массиве. Эта основная практическая задача решалась и, к со
жалению, продолжает решаться даже в регламентирующих доку
ментах с использованием традиционных методов сопротивления
материалов. Именно в этом направлении развивались и продолжа
ют совершенствоваться экспериментальные методы исследований.
Таковы, например, исследования напряжений вокруг горных вы
работок, в породных целиках, в породном массиве при его подра
ботке и надработке. Конечной целью этих исследований всегда бы
ла и остается оценка прочности породного массива, без учета фак
тора времени. Иными словами, суждение о напряженности и де
формируемости породного массива формируется в результате со
поставления максимальных действующих напряжений и прочности
горных пород.
Вместе с тем, многочисленные экспериментальные исследо
вания показывают, что деформативность твердых материалов за
висит от времени и этот фактор необходимо учитывать при раз
грузке некоторой части массива, вмещающего выработки. Более
того, при изучении напряженно-деформированного состояния мас
сива горных пород необходимо учитывать специфику его форми
рования, обусловленную наряду с физико-химическими превраще
ниями, пластическим деформированием при трехосном сжатии в
течение длительного периода времени. Разгрузка части породного
массива, в результате проведения выработок, неизбежно сопрово
ждается деформациями обратного знака - деформациями упругого
последействия и обратной ползучести (1,2].
Знание закономерностей и особенностей этого процесса мо
жет способствовать обоснованию и расчету параметров зон раз-
) Работа выполняется под научно-методическим руководством докт.
техн. наук, проф. В.И. Николина (ДонГТУ)
68
грузки, образующихся при подработке и надработке породной тол
щи, установлению зависимости между деформациями и напряже
киями с учетом фактора времени.
С целью экспериментального изучения особенностей дефор
мирования горных пород при разгрузке были проведены исследо-
иания деформируемости образцов, находящихся длительное время
к режиме пластической деформации с заданными прочностными и
деформационными свойствами.
Для исследований использовали образцы кубической формы,
размерами 55x55x55 мм, изготовленные из гипса, которые в тече
ние 560 часов находились в состоянии трехосного неравнокомпо
нентного сжатия, сопровождавшегося деформациями ползучести.
Испытания проводились в 3 этапа.
На первом этапе, при изучении механических свойств иссле
дуемых образцов, определялись их пределы прочности на одноос
ное сжатие (осж) на стенде конструкции ДонФТИ. Всего было испы
тано 8 образцов. Коэффициент вариации составил 14 %. Механи
ческие свойства образцов представлены в таблице.
Таблица. Механические свойства образцов.
Образец
Предел
прочно
сти на
одноосное
сжатие,
0сж, МПа
Модуль
упруго
сти,
Е 10-з,
МПа
Коэф
фици
ент Пу
ассона,
V, ед.
Плот
ность
образца,
р, г/см3
Порис
тость
Р, %
Молеку
лярная
влагоем-
кость,
Ши, %
1 61 18 0,22 2,6 8 7
2 58 16 0,23 2,6 8 7
3 57 17 0,22 2,6 10 8
4 60 18 0,24 2,6 12 7
5 58 19 0,22 2,6 8 6
6 58 18 0,22 2,6 9 7
7 60 20 0,24 10 7
8 58 18 0,24 Ю оо 10 8
Среднее 58,8 18 0,23 2,6 9,3 7,1
На втором этапе экспериментальных исследований произво
дилось нагружение образцов в состояние трехосного неравноком
понентного сжатия, соответствующего их нагружению в породном
массиве и сопровождающегося деформациями ползучести.
69
Испытания по сжатию образцов проводились на приборе
ДонФТИ*), с независимо регулируемыми напряжениями, который
позволяет создавать заданное боковое давление сг2=аз>0 и верти
кальное давление Ст1>ст2=<тз. Величина давления, по соответствую
щим направлениям, фиксировалась с помощью манометров, а ве
личины деформаций определялись индикаторами часового типа с
ценой деления 0,01 мм.
При сжатии нагрузка, прикладываемая к образцу, увеличи
валась ступенчато. В начале, она составила <Т1=0,7стсж, 02=0з=О,5<Усж,
а через 200 часов была увеличена до ст1=0,9аСж, ог2=<тз=О,50сж.
Третьим этапом проводимых исследований была разгрузка
образца и установление величины деформаций обратной ползуче
сти. Для этого образец помещали на стенд, где фиксировали де
формации ползучести противоположного знака по трем главным
направлениям с помощью индикаторов часового типа (цена деле
ния 0,01 мм). Схема установки представлена на рис. 1
Рис. 1 Схема установки, регистрирующей величины дефор
маций обратной ползучести:
1 - образец горной породы;
2 - индикаторы часового типа; —
3 - стационарная платформа
По результатам наблюдений заключительного этапа исследо
ваний, были построены графики деформаций обратной ползучести
Авторский коллектив выражает благодарность сотрудникам ОФТГП
ДонФТИ НАН Украины к.т.н. В.Н. Реввс и инж. К.И. Соколову за по
мощь в проведении экспериментов.
70
образца из гипса (рис. 2). Установлено, что если образец, находя
щийся в состоянии ползучести разгрузить, то деформация умень
шится сразу на величину упругой деформации (участок ОА). Далее
уменьшение продолжалось, но менее интенсивно. В течение первых
120 часов деформации обратной ползучести протекают интенсивно
(участок АВ). Через 30 часов интенсивность несколько уменьшается
(участок ВС) и наступает установившаяся ползучесть, но только в
обратном направлении. Этот процесс продолжается в течение по
следующих 40 суток. Период затухания деформаций, получивших
название обратной ползучести, представлен на рис. 3. Деформации
обратной ползучести не привели к полному восстановлению исход
ных размеров образца (различие составило б %).
* ? ело ю Ю 210 240 2 70 зоо за
Л
.
г ------ -----I
---- ----
В
с
..
е ю
-5
-26
А---- :
_
В
С
ею*
Рис. 2 График деформаций обратной ползучести образца из
гипса: а) в вертикальном направлении ец б) в горизонтальном на
правлении Е2+ЕЗ.
71
е ю 4
Рис. 3 Период затухания деформаций обратной ползучести
образца из гипса.
Таким образом, результаты проведенных исследований под
тверждают реальность деформаций обратной ползучести горных
пород после их разгрузки, вследствие которых происходит измене
ние объема (после сжатия). Установлено, что величины деформаций
обратной ползучести зависят от прочности и деформационных
свойств породы, которое обусловило пластическое деформирова
ние, времени деформирования, а так же времени, прошедшего от
момента разгрузки.
Природа особенностей деформирования осадочного массива,
вмещающего горные выработки, заключается в разрушении от раз
грузки, сопровождающейся деформациями упругого восстановле
ния, упругого последействия и обратной ползучести. С позиций ре
альности деформаций обратной ползучести части породного масси
ва, примыкающего к выработке можно объяснить устойчивость
горных выработок, изменение их напряженно-деформированного
состояния, установить параметры и размеры зон разгрузки.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ползучесть осадочных горных пород. Теория и эксперимент. /
Ержанов Ж.С., Сачинов А.С., Гуменюк Г.Н. и др. - Алма-Ата:
Наука, 1970. - 208 с.
2. В.И. Николин, М.П. Васильчук. Прогнозирование и устранение
выбросоопасности при разработке угольных месторождений.. -
М.: Липецкое издательство Госкомпечати, 1997. - 496 с.
72
|