Прочность и деформируемость массивов скальных пород около выработанных пространств

• Автор: Шуплецов, Юрий Павлович
• Шифр специальности: 01.02.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 293 с.

Содержание
Введение
1. Современное состояние изученности прочностных и деформационных показателей массивов скальных пород и задачи исследований
1.1. Представления о массиве скальных пород как о деформируемой среде
1.2. Анализ результатов изучения деформируемости пород
1.3. Анализ результатов изучения прочности пород
1.4. Выводы и задачи исследований
2. Определение статической прочности и закономерностей её изменения от структурных особенностей массива скальных пород по данным натурных исследований
2.1. Анализ методов определения прочности массивов при их разрушении
в натурных условиях
2.1.1. Определение прочности массива экспериментально-аналитическими методами
2.1.2. Определение прочности массива методами принудительного разрушения
2.2. Зависимость асимптотически минимальных значений коэффициентов снижения прочности массивов от категории устойчивости
2.3. Коэффициенты снижения прочности массивов в зависимости от масштабного фактора
2.4. Прочность массивов на больших обнажениях в зависимости от категорий устойчивости
2.5. Определение коэффициента запаса прочности массива пород на обнажениях

2.5.1. Критерий разрушения Кулона-Мора при оценке устойчивости трещиноватого массива на обнажениях
2.5.2. Влияние погрешностей определения геомеханических параметров массива на коэффициент запаса прочности
2.5.3. Влияние погрешностей методов исследования прочности массива
на значение коэффициента запаса прочности
2.6. Выводы
3. Определение статического модуля деформации и закономерностей его изменения от структурных особенностей массива скальных пород по данным натурных исследований
3.1. Анализ методов определения модуля деформации массива пород
3.2. Методика экспериментально-аналитического определения модуля деформации массива
3.2.1. Определение модуля деформации при известных первоначальных напряжениях
3.2.2. Определение модуля деформации и напряженного состояния массива при неизвестных первоначальных напряжениях
3.3. Реализация методик определения модулей деформации массива в натурных условиях
3.4. Зависимость модуля деформации скального массива от категории устойчивости
3.5. Влияние масштабного фактора и анализ результатов определения модулей деформации
3.6.Оценка влияния погрешности определения модуля деформации массива на погрешности расчетов напряжений в поддерживающих сооружениях
3.7. Выводы
4.Результаты натурных измерений НДС массива пород во

времени при образовании выработанных пространств на подземных рудниках
4.1. Результаты натурных измерений на шахте Магнетитовая Высокогорского ГОКа
4.2. Зависимость “приращения напряжений - смещения” по данным измерений на шахте Магнетитовая
4.3. Результаты натурных измерений в целике на Соколовском подземном руднике Соколовско-Сарбайского ГОКа
4.4. Закономерности деформирования неустойчивого массива скальных пород на шахте Молодежная Донского ГОКа
4.5. Выводы
5. Анализ изменений НДС массива во времени с позиций механики деформируемого твердого тела
5.1. Анализ деформирования во времени массивов по данным наблюдательных станций типа “реперная линия - фотоупругие датчики”
5.1.1. Деформирование устойчивого массива по орту 5 на горизонте
м шахты Магнетитовая
5.1.2. Деформирование неустойчивого массива на горизонте -290м шахты Магнетитовая
5.1.3. Деформирование массива средней устойчивости на горизонте-25Ом шахты Магнетитовая
5.1.4. Деформирование массива средней устойчивости на Соколовском подземном руднике
5.2. Анализ деформирования массива во времени по конвергенции выработки на гор.-250 м шахты Магнетитовая
5.3. Количественный анализ нелинейности деформирования массивов
5.3.1. Анализ деформирования массивов с позиций линейной упругости
5.3.2. Трещины как определяющий фактор противоречий между измеря-

- увеличение влагонасыщения горных пород снижает их прочность, особенно заметно это влияние на породах с высокой пористостью [27,44,45].
Более сложным является вопрос изучения прочности горных пород с трещинами, хотя и в этом направлении лабораторные исследования представлены широко для изучения закономерностей формирования прочности как по отдельным трещинам, так и блочного массива в целом с множеством трещин.
Лабораторные испытания показали [27,46-49], что в трещиноватом массиве прочность
- снижается по сравнению с монолитным образцом асимптотически по мере увеличения количества блоков, слагающих массив;
- зависит от ориентировки трещин относительно действующих нагрузок;
- зависит от прочности заполнителя трещин и его мощности;
- зависит от вида напряжённого состояния.
Моделированием блочного массива с незалеченными трещинами [46] получена зависимость коэффициента структурного ослабления
Ксо=1/[ 0.53 (I/ 1б +1.75) + 0.315) ], (1.20)
где / - размер участка массива, /б - размер структурного блока.
По испытаниям искусственных образцов [49] при разных соотношениях мощности заполнителя 1 к высоте выступов неровностей трещины Ь прочность при сдвиге
х = 7.25 + 0.46 ап - 0.3 1п(1 / Ь) ст®’745, (1.21)
где ап-нормальное к трещине давление. Установлено, что при 1/ЬЮ.070.25 прочность снижается до 50%, а при 1/Ь=0.35-ь0.72 прочность равна прочности заполнителя. Формулы (1.20), (1.21) получены по результатам лабораторного моделирования и их применимость для количественной оценки прочности массивов требует обоснования, как и любых других результатов лабораторных исследований.
По наблюдениям за разрушением массива горных пород в целиках, на