35. Тангенциальные напряжения на контуре эллиптической выработки.

36. Определение параметров зон хрупкого разрушения пород вокруг выработок.

Если напряжения на контуре выработок вследствие их концентрации превышают пределы прочности пород, происходит разрушение приконтурных участков массива. В результате вокруг выработок образуется зона нарушенных пород. Параметры этой зоны связаны как с природными факторами (действующие напряжения в массиве и свойства пород), так и с технологическими (способ проходки выработки, характеристики крепи, процессы вентиляции и водоотлива выработок и пр.). В общем случае параметры зоны нарушенных пород вокруг выработок могут быть определены экспериментально или аналитически. Аналитический подход к определению размеров зоны нарушенных пород, позволяет прогнозировать устойчивость выработок в различных условиях, в том числе на глубинах, еще не вскрытых горными работами. При этом, в первую очередь, необходимо учитывать воздействие статических напряжений, поскольку влияние динамических нагрузок от взрывных работ в широком диапазоне горно-геологических условий, практически, можно полагать одинаковым, оно приводит к дополнительному ослаблению пород вокруг выработок в интервале 20—40 см от контура. горные породы неодинаково сопротивляются приложенным нагрузкам, в соответствии с чем их характеризуют, как правило, двумя показателями прочности — пределом прочности на одноосное растяжение [sр] и пределом прочности на одноосное сжатие [sсж]. В первом случае разрушение происходит под воздействием нормальных (растягивающих) компонент тензора напряжений si и формой разрушения является отрыв. Во втором случае начальной формой разрушения также является отрыв и появление трещин, но после образования так называемой магистральной трещины или поверхности сдвига, дальнейшее разрушение происходит в форме сдвига под действием касательных напряжений ti. При этом, в конечном итоге, прочность пород удобно характеризовать значениями сцепления [t0] и угла внутреннего трения j0. Эти два параметра могут быть определены либо непосредственно из испытаний пород на срез, либо по паспорту прочности. Формой разрушения при этом является относительное смещение (сдвиг) отдельных частей пород. Вследствие блочного строения массивов горных пород их сопротивление растягивающим напряжениям весьма мало, так что в инженерных расчетах предел прочности пород в массиве на растяжение можно полагать равным нулю. В таком случае область разрушения будет совпадать с областью действия растягивающих напряжений.

37. моделирование распределения напряжений в массиве горных пород Основные факторы, влияющие на величины и характер распределения напряжений, могут быть глобальными, региональными и локальными. К глобальным факторам относится гравитационная сила, действующая повсеместно. К региональным – тектонические силы, действующие на значительных территориях. К локальным факторам, которые приводят к существенному перераспределению напряжений, но на ограниченных участках, относятся движущиеся подземные воды, оказывающие взвешивающее воздействие на горные породы и гидродинамическое давление, землетрясения, вызывающие знакопеременное изменение напряжений, и неровности рельефа. Большую роль в перераспределении напряжений играют строение массивов горных пород и их неоднородность по деформационным свойствам. Влияние каждого из этих факторов оценивается с помощью методов математического и физического моделирования. Методы изучения напряженно-деформированного состояния массивов горных пород включают геологические способы, геофизические методы, физическое и математическое моделирование и прямые полевые определения. Тип НДС и ориентировка осей главных напряжений устанавливаются путем изучения сопряженных пар сдвиговых трещин, методами кинематического анализа плоскостей разрушения и на основе анализа микроструктурных ориентировок в кристаллах. По выходу керна производится оценка величины напряжений, действующих перпендикулярно оси скважины, Направление искривления скважины указывает на направление действия минимального напряжения, при максимальном вертикальном напряжении разрушаются стенки выработок. При максимальном горизонтальном напряжении разрушения наблюдаются в кровле выработки. Величину и направление действия минимального напряжения оценивают с помощью гидравлического разрыва. Геофизические методы используются при изучении распределения, ориентировки главных осей и величин напряжений, для чего применяются различные модификации сейсмоакустических методик. К прямым полевым методам определения величин напряжений относятся методы разгрузки и восстановления. Для изучения напряженно-деформированного состояния массивов горных пород и прогноза его изменения под влиянием различных факторов применяются методы физического моделирования (поляризационно-оптические, эквивалентных материалов и др.) и расчетные, включающие аналитические, вариационно-разностные, методы конечных элементов и граничных элементов и др. Для математического моделирования процессов деформирования массивов горных пород применяется модель линейно-деформируемой среды, где связь между напряжениями и деформациями выражается обобщенным законом Гука. При изучении разрушения массивов пород используется модель предельного напряженного состояния.