Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков

Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков

Досліджено вплив структурних особливостей гірських порід на міцність стрічкових між камерних ціликів.

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2008
Автор: Шашенко, Д.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України 2008
Назва видання:Геотехническая механика
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31472
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:Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков / Д.А. Шашенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 109-112. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-31472
record_format dspace
spelling irk-123456789-314722012-03-10T12:20:45Z Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков Шашенко, Д.А. Досліджено вплив структурних особливостей гірських порід на міцність стрічкових між камерних ціликів. The strength of tape pillars between chambers influenced by rocks structure peculiarities is researched. 2008 Article Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков / Д.А. Шашенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 109-112. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31472 622.833.5 ru Геотехническая механика Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
description Досліджено вплив структурних особливостей гірських порід на міцність стрічкових між камерних ціликів.
format Article
author Шашенко, Д.А.
spellingShingle Шашенко, Д.А.
Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
Геотехническая механика
author_facet Шашенко, Д.А.
author_sort Шашенко, Д.А.
title Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
title_short Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
title_full Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
title_fullStr Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
title_full_unstemmed Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
title_sort влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков
publisher Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
publishDate 2008
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/31472
citation_txt Влияние структуры горных пород на прочность ленточных целиков / Д.А. Шашенко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 109-112. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series Геотехническая механика
work_keys_str_mv AT šašenkoda vliâniestrukturygornyhporodnapročnostʹlentočnyhcelikov
first_indexed 2025-07-03T11:55:36Z
last_indexed 2025-07-03T11:55:36Z
_version_ 1836626725879939072
fulltext "Геотехническая механика" 109 УДК 622.833.5 Д.А. Шашенко ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ГОРНЫХ ПОРОД НА ПРОЧНОСТЬ ЛЕНТОЧНЫХ ЦЕЛИКОВ Досліджено вплив структурних особливостей гірських порід на міцність стрічкових між камерних ціликів. THE STRENGTH OF TAPE PILLARS INFLUENCED B STRUCTURE OF ROCKS The strength of tape pillars between chambers influenced by rocks structure peculiarities is re- searched. Введение. Оценка устойчивости подземных горных выработок, располо- женных на глубине, при которой во вмещающих породах появляются пластиче- ские деформации, базируется на применяемом условии прочности. В этой связи его обоснованию в прикладных исследованиях всегда уделяют большое внима- ние [1-3]. Одно из наиболее часто используемых в геомеханике условие проч- ности [1, 2] имеет следующий вид: ( )( ) ( ) ( ) ( ) cckR= −++−++− ψ σσψσσψσσψ 2 411 31 2 31 2 31 . (1) Здесь 31, σσ - наибольшее и наименьшее главные напряжения; ψ - коэффи- циент хрупкости c p R R=ψ ; pc RR , - пределы прочности на одноосное сжатие и растяжения; ck - коэффициент, учитывающий масштабный эффект. Коэффициент хрупкости ψ ( )10 ≤≤ψ является физическим параметром, определяющим в концентрированном виде структуру горной породы: при 0=ψ имеет место идеальная хрупкость, при 1=ψ идеальная пластичность исследуе- мого твердого тела. Для осадочных горных пород величина ψ определяется степенью их литификации и может, в связи с этим, изменяться в достаточно широком диапазоне. Например, для крепких песчаников и известняков Донбас- са 0→ψ , для влажных глин 1→ψ . В соответствии с этим правильной оценке величины ψ в геомеханике методически уделяется большое внимание. Основная часть. Формирование и литификация осадочных пород происхо- дит в результате образования структур растворения под влиянием давления и температуры. Индикаторами являются регенерационные зерна кварца и типич- ные структуры цемента. Основные зоны изменения типов цементов и сопря- женные с ними изменения физико-механических свойств, согласно А.Г. Кос- совской и В.Д. Шутову [4], приведены в табл. 1. Из табл. 1 следует, что от ста- дии ДГ-ПК1, где вмещающие породы представлены несцементированными пес- ками и пластичными глинами, легко размыкаемыми в воде и в ряде мест порой 110 Выпуск № 78 находящимися в плывунном состоянии, до стадии АК3-АК4 происходит посте- пенное формирование прочностных свойств (литификация) с одновременным повышением роли хрупких и уменьшением пластических качеств исходного материала. Таблица 1 – Соотношение степени изменения типов цементации пород в процессе литогенеза с их физико-механическими свойствами Градация литогене- за Зоны постдиагенетиче- ского изменения осадоч- ного вещества Физическая модель горной породы Механическая мо- дель горной породы ДГ-ПК1 Зона неизменного глини- стого цемента Рыхлая пористая среда с газово- жидкостным запол- нением порового пространства Среда Паскаля ПК2-ПК3 Зона низменного глини- стого и кварц- регенерационного цемен- та Пористая среда с га- зово-жидкостным заполнением (пла- стическая среда) Среда Кулона МК1-МК2 То же МК3-МК4 То же Упруго- пластически-вязкая среда Среда Бингама- Шведова АК1-АК2 Зона кварцитовидных структур и диоктаэдри- чески-гидрослюдисто- хлоритового цемента Сплошное твердое тело: упруго-вязкая среда Среда Кельвина АК3-АК4 Зона «шиповидных» пес- чаников и филитоподоб- ных сланцев Упругая (хрупкая) среда Среда Гука Последнее обстоятельство в значительной мере связано с изменением структуры осадочных пород, в частности с увеличением размера зерен за счет вторичных процессов регенерации: минеральная масса становится более одно- родной по прочности, ее сопротивление хрупкому разрушению понижается. Хрупкое разрушение, когда разрыв структурных связей происходит практиче- ски без нарушения закона Гука при очень малой деформации, является ярко выраженным признаком упругих свойств горных пород. Осадочные породы являются средой, в которой проходится горная выработ- ка. При достижении определенной глубины породный массив в окрестности искусственной полости под действием концентрации напряжений начинает разрушаться. Процесс разрушения пород разной степени литификации (хрупко- сти) протекает неодинаково. Хрупкое разрушение происходит с высокой скоро- стью и минимальной диссипацией энергии. Деформирование же пластичных пород при одном и том же пределе прочности требует значительно больших за- трат энергии и протекает довольно медленно [5]. В последнем случае этот про- цесс в горных выработках часто носит незатухающий характер. Достаточно четкого критерия, согласно которому породы могут быть отне- "Геотехническая механика" 111 сены к пластичным или хрупким, нет. Одни и те же породы в зависимости от вида напряженного состояния, скорости нагружения, температуры, влажности и т.п. ведут себя и как хрупкие и как пластичные. Имеется предложение оцени- вать хрупкость горных пород отношением количества работы, затраченного на разрушение реального образца, к количеству работы, затраченного на разруше- ние идеально упругой породы с тем же пределом прочности [6]. В работах [7, 8] предлагается оценивать хрупкость горных пород, затрачен- ной на деформирование породного образца в условиях одноосного сжатия до предела прочности, к работе, затраченной на разрушение того же образца за пределом прочности. Л.А. Шрейнер [9] указывает на возможность оценивать хрупкость горных пород отношением энергии сдвигообразования к полной энергии взаимодейст- вия в плоскости скольжения. Все отмеченные выше предложения, как и многие другие, имеют один об- щий недостаток: их невозможно ввести в условие прочности, которое служит основой для математического описания равновесного состояния породного массива в окрестности выработки. Такой величиной, свободной от указанного недостатка, является отмеченная выше величина ψ , входящая в формулу (1). Физический смысл коэффициента хрупкости ψ по определению Г.С. Писарен- ко и А.А. Лебедева Х10Ъ состоит в том, что она «характеризует степень уча- стия в макроразрушении сдвиговой деформации, создающей благоприятные условия для разрыхления материала и образования трещин». Оценка влияния коэффициента хрупкости , или структуры горных пород, на прочность междукамерных целиков была выполнена методом конечных эле- ментов с применением соотношения (1). На рис. 1. показано влияние величины ψ на запас прочности целика при различной его ширине. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Коэффициент хрупкости К о э ф ф и ц и е н т за п а с а у с то й ч и в о с ти , k з a=5 a=10 a=15 a=20 Рис. 1 – График зависимости коэффициента запаса устойчивости Z от размеров целика а 112 Выпуск № 78 Из графиков видно, что с ростом величины ψ при одном и том же коэффи- циенте запаса прочности ширина целика существенно уменьшается, т.е. от ста- новится прочнее. Таким образом, точное определение коэффициента хрупкости является важной инженерной и научной задачей. Методические подходы к оп- ределению этой величины изложены в [11]. Выводы. 1. Коэффициент хрупкости, характеризующий структуру горных пород, оп- ределяет степень участия в акте разрушения сдвиговой компоненты, которая приводит к разрыхлению твердых тел и образованию в них трещин. 2. При одной и той же ширине целика увеличение коэффициента хрупкости на 20 % приводит к увеличению запаса прочности на 30-40 %. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Шашенко А.Н., Сдвижкова Е.А., Гапеев С.Н. Деформируемость и прочность массивов горных пород. Монография. – Днепропетровск: изд-во НГУ, 2008. – 224 с. 2. Шашенко А.Н., Пустовойтенко В.П. Механика горных пород. К.: Новий друк, 2004. – 400 с. 3. расчеты на прочность в машиностроении / С.Д. Пономарев, В.Л. Бидерман, К.К. Лихарев и др., т. 1. – М.: Машгиз, 1956. – 884 с. 4. Коссовская А.Г., Шутов В.Д. Проблема эпигенеза. В кн.: «Эпигенез и его минеральные индикаторы» - М.: Наука, 1971, С. 9-34. 5. Спивак А.И., Шутов В.Д. Механика горных пород. – М.: Недра, 1975. – 200 с. 6. Лавров В.В. Природа Масштабного эффекта у льда и прочность ледяного покрова // ДАН СССР / 1958. Вып. 122. - № 4. – 248 с. 7. Литвтнский Г.Г. Кинетика разрушения породного массива в окрестности горной выработки. – ФТРПИ, 1974. № 5. С. 15-22. 8. Литвинский Г.Г. Аналитическая теория прочности горных пород и массивов: Монография / Дон ГТУ. – Донецк: Норд-Пресс, 2008. – 207 с. 9. Баландин П.П. К вопросу о гипотезах прочности. – Вестник инженера и техника, 1937, № 1. С. 19-24. 10. Писаренко Г.С., Лебедев А.А. Сопротивление материалов деформированию и разрушению при слож- ном напряженном состоянии. – К.: Наукова думка, 1969. – 209 с. 11. Шашенко А.Н., Тулуб С.Б., Сдвижкова Е.А. Некоторые задачи статической геомеханики. – К.: Пульса- ры, 2002, - 302 с.

Схожі ресурси