Влияние неоднородности упругих свойств на трещиностойкость горных пород в связи с прогнозированием их предельного состояния

• Автор: Ревва, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.15.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Донецк
• Количество страниц: 127 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

В в е д е ы и е

1. Современное состояние исследований по механике разрушения неоднородных хрупких тел .

1.1. Критерий развития трещин в твердых телах .

1.2. Неоднородность упругих свойств твердого тела .

1.3. Обзор работ по механике разрушения непрерывно неоднородных хрупких тел.

1.4. Исследования механики разрушения хрупких тел со скачкообразной неоднородностью упругих свойств .

1.5. Некоторые приближенные методы механики разрушения

2. Предельное равновесие непрерывно неоднородных горных пород, ослабленных трещинами .
2.1. Влияние непрерывной неоднородности упругих свойств на величину коэффициента интенсивности напряжений

2.2. Разрушение непрерывно неоднородных горных пород

3. Предельное равновесие кусочнооднородных горных пород, ослабленных трещинами
3.1. Сжатие неоднородного породного массива, ослабленного краевой трещиной .
3.2. Вязкость скольжения неоднородных горных пород
3.3. Предельное равновесие трещины, произвольно ориентированной к границе раздела различных
горных пород .
4. Разрушение неоднородных горных пород в условиях
сложного напряженного состояния
4.1. Разрушение неоднородных горных пород при
неравнокомпонентнон объемном сжатии
4.2. Экспериментальное определение вязкости
скольжения горных пород
4.3. Условие локального разрушения горных пород с учетом неоднородности упругих свойств и неоднородности напряженного состояния
4.4. Расчет давления жидкости, нагнетаемой в пласт, с учетом неоднородности упругих свойств массива
и начальной влажности угля .
4.5. Промышленные испытания способа профилактической
обработки выбросоопасных угольных пластов .
3 а к л ю ч е н и е . ЮЗ
Л и т е р а т у р а
П р и л о ж е н и е .
Приложение I. Акт внедрения разработок в производство .
Приложение 2. Расчет экономической эффективности
применения способа увлажнения
выбросоопасного пласта водным раствором ПАВ Приложение 3. Справка о долевом участии в разработке
Приложение 4. Методика экспериментального определения
вязкости скольжения горных пород
Приложение 5. Справка об использовании методики
Приложение 6. Справка об использовании условия локального
разрушения в разработке способа прогноза выбросоопасности горных пород
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В третьем разделе представлены результаты исследования предельного равновесия кусочно-однородных горных пород, ослабленных трещинами. Результаты исследования разрушения неоднородных горных пород в условиях сложного напряженного состояния изложены в четвертом разделе. Экспериментально установлены закономерности поведения и разрушения кусочно-однородных горных пород при трехосном неравнокомпонентном сжатии. Предложена методика экспериментального определения вязкости скольжения горных пород. Оценено влияние неоднородности упругих свойств и неоднородности напряженного состояния на условие локального разрушения горных пород. Сделан расчет давления жидкости, нагнетаемой в пласт, с учетом неоднородности упругих свойств массива и начальной влажности угля для способа профилактической обработки угольных пластов водными раствсрами поверхностно-активных веществ (ПАВ). Представлены результаты промышленных испытаний данного способа. Список литературы состоит из наименований. В приложении представлены акт внедрения разработок в производство, расчет экономического эффекта, справка о долевом участии, методика экспериментального определения вязкости скольжения горных пород, справка об использовании методики и справка об использовании условия локального разрушения в разработке способа прогноза выбросоопасности горных пород. Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность и глубокую признательность своему научному руководителю профессору, доктору технических наук Анатолию Дмитриевичу Алексееву за постановку задач и постоянное внимание к работе. Горные породы являются классическим примером хрупких тел,ослабленных трещинами геологического или технологического происхождения. Изучение предельных состояний и прочности дефектных горных пород является одной из основных задач механики горных пород,опирающейся в решении этой проблемы на исследования механики разрушения. Ниже приводится анализ основных механических концепций развития трещин в хрупких телах, которые используются при решении задач механики разрушения. Важнейшим моментом механики разрушения, основу которой составляет математическая теория трещин, является формулировка условия локального разрушения. Для суждения о прочности тела недостаточно располагать решением теории упругости о концентрации напряжений около трещины. Необходимы еще, так называемые, критерии прочности, которые устанавливают момент или процесс распространения трещины. Критерий начала развития трещины является дополнительным краевым условием при решении вопроса о предельном равновесии тела с трещиной. Как известно, процесс разрушения состоит из двух этапов -зарождения трещины и ее распространения, каждый из которых подчиняется своим законам. Соответственно, существуют критерии прочности, описывающие как первый этап, так и второй. Мы рассмотрим критерии, которые исходят из наличия трещины в теле. Они могут быть -получены как на основе энергетических соображений, так и силовых. А.А. Гриффитс, который сформулировал принцип, согласно которому трещина начинает распространяться в хрупком теле, если только скорость освобождения энергии упругой деформации в процессе ее распространения будет больше прироста поверхностной энергии / /. Д?. Гриффитс ввел поверхностную энергию хрупкого тела, считая, что она имеет такую же физическую природу, что и для жидкости. Но потом выяснилось, что затраты энергии при создании новых поверхностей при распространении трещины связаны, в основном, с работой пластической деформации объемов материала, расположенных перед фронтом трещины. Е.О. Орован / / предложил, что если линейные размеры зоны пластической деформации малы сравнительно с размером трещины, то можно пользоваться критерием Гриффитса, но при этом затрату энергии на разрушение необходимо относить к работе пластической деформации. Таким образом энергетический критерий был обобщен на случай квазихрупких тел. Поскольку разрушение реальных тел практически всегда происходит по квазихрупкому механизму, теория Гриффитса была распространена на металлы, а следовательно, на решение инженерных проблем. Е.М. Морозов / I?