Исследование устойчивости горных выработок с многослойными крепями при упругопластическом поведении материалов массива и крепи

• Автор: Гоцев, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Чебоксары
• Количество страниц: 135 с. : ил

Содержание
Введение
Г лава 1. Моделирование процессов деформирования и устойчивости горных
выработок с многослойными крепями
§ 1. Уравнения, определяющие процесс деформирования упругопластических сред
§2. Математическая модель горного массива с выработкой и
Определение напряжений в многослойных крепях вертикальных и
горизонтальных выработок
§ 3. Математическая модель горного массива вне области выработки и определение напряжений в массиве возле подкрепленных
вертикальных и горизонтальных выработок
§ 4. Определение поля напряжений в горном массиве, содержащем сферическую выработку, подкрепленную многослойной крепью.. .33 § 5. Моделирование задач устойчивости в механике деформируемых сред на основе трехмерной линеаризированной теории
устойчивости
§ 6. Основные соотношения трехмерной линеаризированной теории устойчивости деформируемых тел в цилиндрической и сферической системах координат. Выбор метода решения статических упругопластических задач устойчивости
§ 7. Выводы по главе
Глава 2. Исследование устойчивости состояния равновесия горизонтальных, вертикальных и сферических горных выработок, подкрепленных многослойными разномодульными крепями при неупругой работе
массива и крепи
§ 1. Локальная неустойчивость горизонтальной выработки с многослойной крепью при совместном расчете крепи с массивом горных пород

§ 2. Локальная неустойчивость вертикальной выработки с многослойной крепью при совместном расчете крепи с массивом
§ 3. Моделирование потери устойчивости многослойной разномодульной крепи вертикальной горной выработки в массивах, обладающих упругопластическими свойствами
§ 4. Локальная неустойчивость сферической выработки с многослойной
крепью
§ 5. Моделирование потери устойчивости многослойной разномодульной крепи сферической выработки в массивах, обладающих упругопластическими свойствами
§ 6. Выводы по главе
Заключение
Приложение
Литература

Введение
В механике горных пород одним из основных объектов исследования являются горные выработки. Анализ возможности разрушения массива возле них с учетом его последствий, а также разработка конструктивнотехнологических мероприятий, обеспечивающих безаварийное функционирование выработок, являются одной из основных проблем этой отрасли науки.
Разрушение горного массива возле выработки может произойти в результате следующих двух ситуаций: 1) достижение в массиве возле выработки напряженно-деформированным состоянием пределов прочности; 2) достижение напряженно-деформированным состоянием критических значений, соответствующих локальной потери устойчивости (отказу)* возле выработки. Первый вопрос ранее являлся предметом внимания для большого числа специалистов и рассмотрен в работах [17, 18, 32, 59, 60 - 62, 10, 13] и [26, 55, 72, 75, 83, 89, 91, 102, 128]. Исследованию второй ситуации посвящено значительно меньшее число работ. Первой в этом направлении была опубликованная в 1962 г. статья Л.
В. Ершова [67], где рассмотрена осесимметричная задача об устойчивости вертикальной горной выработки кругового поперечного сечения при моделировании горной породы упругим изотропным сжимаемым телом. В последующие годы выполнены исследования отдельных задач, результаты которых изложены в работах Л. В. Ершова, А. Н. Спорыхина, М. Т. Алимжанова, А. Н. Гузя [7-13, 16, 40, 107, 128], А. И. Шишкина [137 - 141] и в ряде других.
Как показано в работах [13, 40, 128] и др. второе направление предпочтительнее, так как локальная потеря устойчивости горного массива вокруг выработки при упругопластическом деформировании происходит
* Здесь и далее под термином отказ понимаем локальную потерю устойчивости.

1 Зкс
с + 2 [с-

Зк и п
+ЧК-8Ь=

(1.4.6)
Равенства (1.4.1) - (1.4.6) записаны в безразмерном виде. Величины имеющие размерность напряжений отнесены к модулю сдвига О для материала массива, а имеющие размерность длины - к радиусу выработки 11н, с,, к; -безразмерные параметры материала 1- ого слоя крепи, с, к - безразмерные параметры для материала массива.
На основе полученных аналитических решений проведены численные расчеты для случаев, когда:
1) горный массив содержал вертикальную (горизонтальную) выработку,
подкрепленную двухслойной крепью, причем материал массива -
аргиллит, внешний слой крепи - бетон, внутренний - железобетон;
2) горный массив содержал сферическую выработку, подкрепленную
двухслойной крепью, причем материал массива - аргиллит, материал крепи - бетон.
Результаты численного расчета представлены на Рис. 1.5.1 - Рис. 1.5.4.
Рис. 1.5.1 Зависимость величенът границы раздела упругой и пластической областей у, во внутреннем слое крепи для случая 1) от сочетания нагрузок q, И q0 1 - соответствует
0.1 л»
отношению ^ = —, 2 ■