Горный журнал УГГУ - Результаты поиска для: Миренков В. Е.

Задача о плоскости, ослабленной прямолинейной конечной трещиной, широко используется в разных отраслях науки благодаря аналитическому характеру решения. Аналитическое решение задачи о трещине получено для невесомой плоскости, возникает потребность учесть влияние собственного веса пород. Предложена феноменологическая модель деформирования материала в окрестности трещины, учитывающая его собственный вес. Модель описывает действие веса материала в верхней полуплоскости, которое не совпадает с направлением сжимающих напряжений на верхнем берегу трещины, а в нижней полуплоскости эти направления совпадают. Используются натурные замеры смещений берегов разреза и вводится безразмерный параметр, характеризующий отношение смещений верхнего берега к нижнему для одной и той же точки трещины до деформирования. Параметр определяется экспериментально. Для учета дополнительной информации, полученной из переопределенности граничных условий, из-за невозможности применения классических решений требуется решение обратных задач.

Известно, что чем больше радиус выработки, тем выше вероятность начала разрушения. Основное объяснение заключается в том, что чем больше площадь сечения выработки, тем больше количество дефектов, которые и приводят к разрушению. Обычно расчет напряженно-деформированного состояния осуществлялся без учета собственного веса пород, который увеличивает напряжения, вызывающие разрушение. Для изотропного массива пород, ослабленного, например, выработкой круглого поперечного сечения, при пропорциональном изменении радиуса или граничных условий используются безразмерные величины. Изменение только радиуса выработки изменяет соответственно положение изолиний напряженно-деформированного состояния, при этом сохраняются значения. Изменение же только граничных условий напряжений сохраняет геометрию, пропорционально изменяя значения. Предлагается феноменологическая теория, позволяющая учитывать собственный вес вмещающих пород при расчетах деформирования в окрестности выработок. В работе приводится доказательство влияния собственного веса вмещающих пород на начало разрушения в зависимости от радиуса выработки.

В мировой практике расчета напряженно-деформированного состояния в окрестности выработки вес пород фактически никак не учитывался, что приводило к несоответствию численного счета и натурных замеров смещений. Реальное различие смещений пород кровли–почвы не позволяет считать классические численные решения правильными, нарушается принцип валидации. Нахождение по таким натурным замерам смещений соответствующих напряжений – дополнительная некорректная задача, т. е. решать такую задачу в классических формулировках исходных данных нельзя. Рассматривается феноменологическая модель деформирования, устраняющая это различие. Предлагаемая теория учитывает, что действие веса пород в кровле выработки совпадает с направлением растягивающих напряжений дополнительной задачи, а в почве эти направления различны. Вводится важное предположение относительно параметра, характеризующего отношение смещений кровли к смещениям почвы выработки, определение которого из формулировки граничной задачи не следует. Этот параметр также определяется с помощью традиционных для феноменологической теории экспериментов. Возникает необходимость решения обратных задач. Без рассмотрения обратных задач управлять горным давлением нельзя, при этом основное дополнительное условие – натурные замеры смещений пород кровли и почвы выработки.

В рамках плоской деформации рассматривается полуплоскость, нагруженная собственным весом, обеспечивающим линейность исходных напряжений. Предполагая возможность ослабления полуплоскости произвольным отверстием и необходимость численного расчета напряжений и смещений в его окрестности, будем говорить о прямоугольной области, существенно превышающей размер отверстия. Разделим исходную задачу на две: в первой учтем действие только вертикальной составляющей веса пород; во второй – только горизонтальной. Решение второй задачи может быть получено. Для границы рассматриваемой области сформулированы граничные условия, гарантирующие линейность исходных напряжений во второй задаче. Для линейности горизонтальных напряжений необходимо для нижней границы области сформулировать единственно возможное условие отсутствия напряжений. При совместном решении обеих задач на нижней грани принимается одно из условий – равенство нулю вертикальной компоненты смещений, но это нарушает условие для второй. Обсуждается новый класс некорректных задач, базирующихся на применении принципа независимости действия сил, но не учитывающий при этом различия в граничных условиях. Приводятся численные решения, подтверждающие возможность получения общего решения с наименьшими искажениями.

Рассматривается напряженно-деформированное состояние в полосе, моделирующей слой массива пород. С помощью уравнений, связывающих граничные значения нормальных и касательных напряжений и смещений, получено решение в квадратурах для определения третьей компоненты напряжений. Дано условие разрушения непосредственной кровли выработок, обсуждаются численные примеры расчета.

Экспериментально обнаружено явление зональной дезинтеграции, т. е. образование замкнутой круговой области из разрушенных пород на некотором расстоянии от центра выработки в горном массиве. Аналитическое подтверждение этому явлению получить не удавалось. Рассмотрены особенности напряженного состояния для изотропной плоскости, ослабленной круговым отверстием и сжимаемой (растягиваемой) на бесконечности постоянными усилиями, определяемыми глубиной заложения выработки. Построено поле касательных напряжений, которые на некотором расстоянии от центра выработки достигают экстремальных значений, образующих круговую линию и при определенных условиях обеспечивающих возможность сдвига. Эти касательные напряжения, как и линии Людерса, предшествуют разрушению материала и аналитически получены впервые. Показаны некоторые расхождения экспериментального и аналитического результата, а также возможность нового взгляда на деформирование пород около выработки. Известное явление удалось объяснить, используя упругое решение, т. е. избежав численного расчета за счет использования метода конечных элементов.

Рассмотрен один из подходов к обоснованию звукового воздействия на неводонасыщенные глинистые пески золотосодержащих россыпей. Установлена интенсивность ультразвукового воздействия на эти пески, приводящая к разрушению жестких структурных связей. Выявлены уровни интенсивности при одинаковой величине относительной деформации песков с разным типом пластичности.

Рассматривается блок пород (целик), ослабленный трещиноподобным дефектом. Предложены метод идентификации дефекта и алгоритм его численной реализации по результатам статических испытаний на сжатие. Эффективность метода и алгоритма продемонстрированы на тестовом примере.

Рассматривается проблема определения нормальных и касательных компонент напряжений и смещений на контакте блока пород с прессом при одноосном сжатии. Получены уравнения, связывающие граничные значения компонент напряжений и смещений, которые позволяют определить контактные условия последовательными приближениями с использованием экспериментальных данных.

Рассматриваются обратные задачи по идентификации механических параметров, граничных условий и ослаблений в механике горных пород. В отличие от классических случаев, когда эти проблемы исследуются по отдельности, в работе они рассматриваются одновременно, что становится возможным при использовании систем сингулярных интегральных уравнений, связывающих компоненты напряжений и смещений на границе рассматриваемой области и натурных замеров смещений  на части границы.

Страница 1 из 2