DOI 10.21440/2307-2091-2017-4-62-65
УДК 622.278
ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД НА ИХ СВОЙСТВА И СОСТОЯНИЕ pdf
О. Г. Латышев, О. О. Казак
Свойства горных пород и породных массивов в значительной мере определяются их трещинной структурой (степенью нарушенности). Природные массивы обладают свойством иерархичности (М. А. Садовский), заключающемся в подобии структуры на разных уровнях иерархии. В соответствии с этим в статье рассмотрены закономерности формирования прочностных и деформационных характеристик на уровне микротрещин, породных образцов и блочных массивов. Исследования микротрещин люминесцентным методом дефектоскопии являются базой теоретического рассмотрения вопросов разрушаемости горных пород с энергетических позиций. В масштабе размеров минеральных зерен прочностные и деформационные характеристики пород экспоненциально связаны с концентрацией нарушений образцов на микроуровне. На уровне представительных проб (образцов) мерой нарушенности может служить величина общей пористости. Установлены статистические зависимости данной величины с основными механическими характеристиками пород. В масштабах, сопоставимых с размерами горных выработок, свойства породного массива определяются его блочным строением и геометрическими характеристиками трещин отдельности. Размеры породных блоков оцениваются распределением Вейбулла. Рассмотрение природных трещин с фрактальных позиций позволяет определить жесткость контактов их берегов и прогнозировать модуль деформации массива. Паспорт прочности породного массива определяется коэффициентом структурного ослабления, адекватно оцениваемым вариацией прочности вмещающих пород и модулем трещиноватости массива. Установленные закономерности создают базу для проектирования технологии процессов разрушения горных пород. Прогноз прочностных и деформационных характеристик породного массива являются основой расчета устойчивости подземных выработок методом конечных элементов.
Ключевые слова: горные породы и массивы; трещинная структура; уровни иерархии; прочность; деформируемость.
ЛИТЕРАТУРА
1. Садовский М. А., Голубева Т. В., Писаренко В. Ф., Шнирман М. Г. Характерные размеры горной породы и иерархические свойства сейсмичности // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1984. № 2. С. 3–15.
2. Садовский М. А. Избранные труды: Геофизика и физика взрыва. М.: Наука, 2004. 440 с.
3. Журков С. Н., Куксенко В. С., Петров В. А., Савельев В. Н., Султанов У. О. О прогнозировании разрушения горных пород // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1977. № 6. С. 11–18.
4. Латышев О. Г., Корнилков М. В. Направленное изменение фрактальных характеристик, свойств и состояния пород поверхностно-активными веществами в процессах горного производства. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2016. 407 с.
5. Латышев О. Г., Корнилков М. В. Исследование трещинной структуры горных пород как фрактального объекта. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. 156 с.
6. Латышев О. Г. Разрушение горных пород. М.: Теплотехник, 2007. 672 с.
7. Руппенейт К. В. Деформируемость массивов трещиноватых горных пород. М.: Недра, 1975. 223 с.
8. Латышев О. Г., Прищепа Д. В. Прогноз деформационных характеристик трещиноватого породного массива // Изв. вузов. Горный журнал. 2017. № 1. С. 80–86.
9. Латышев О. Г., Прищепа Д. В., Франц В. В. Статистическое моделирование природных трещин // Изв. вузов. Горный журнал. 2016. № 5. С. 38–45.
10. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы: пер. с нем. М.: Изд-во ИКИ, 2002. 656 с.
11. Латышев О. Г. Неоднородность трещинной структуры и прочность горных пород // Изв. вузов. Горный журнал. 2014. № 6. С. 152–159.
12. Литвинский Г. Г. Аналитическая теория прочности горных пород и массивов. Донецк: Норд-Пресс, 2008. 207 с.
13. Шашенко А. Н., Тулуб С. Б., Сдвижкова Е. А. Некоторые задачи статистической геомеханики. Киев: Пульсари, 2002. 304 с.
14. Шашенко А. Н., Пустовойтенко В. П. Механика горных пород. Киев: Новий друк, 2003. 400 с.
