Розробка методики експрес-оцінки напружено-деформованого стану породного масиву навколо геотехнічних об"єктів - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук РОЗРОБКА МЕТОДИКИ ЕКСПРЕС-ОЦІНКИ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ПОРОДНОГО МАСИВУ НАВКОЛО ГЕОТЕХНІЧНИХ ОБЄКТІВРобота виконана в Інституті геотехнічної механіки ім. Науковий керівник: УСАЧЕНКО Борис Миронович, доктор технічних наук, професор, Інститут геотехнічної механіки ім. Полякова НАН України, завідувач відділу механіки гірських порід (м. Офіційні опоненти: САДОВЕНКО Іван Олександрович, доктор технічних наук, професор, Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри гідрогеології і інженерної геології (м. Захист відбудеться "27" квітня 2007 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.188.01 при Інституті геотехнічної механіки ім.І, по-третє, необхідно обґрунтувати підходи для забезпечення надійності розрахунку напружено-деформованого стану породного масиву навколо геотехнічних обєктів. Дисертаційна робота виконана в рамках держбюджетних і госпдоговірних тем: "Приладо-методичне забезпечення діагностики технічного стану гідротехнічних споруд і технології ремонтно-будівельних робіт", № ДР 0197U016336, 1997 р.; "Наукові основи автоматизованого контролю геомеханічних процесів у вуглепородному масиві при гірничотехнологічних роботах", № ДР 0195U015134, 1998 р.; "Наукові основи геофізичного моніторингу та управління геомеханічними процесами з врахуванням синергетичних ефектів породного масиву для підвищення безпеки експлуатації підземних споруд", № ДР 0199U001752, 2002 р.; "Наукові основи геофізичної діагностики структурно-фазових процесів в природнотехногенних системах, що самоорганізуються, з метою прогнозу їх критичного геомеханічного стану"; № ГР 0103U004019, 2003 р. Метою роботи є розробка методики експрес-оцінки напружено-деформованого стану породного масиву навколо геотехнічних обєктів з урахуванням електропровідних властивостей осадочних порід. Ідея роботи полягає у використанні встановлених закономірностей зміни показників електропровідних властивостей осадочних порід при оцінці їх напружено-деформованого стану методом числового моделювання поетапного навантаження впритул до руйнування. В роботі використано комплексний підхід до експрес-оцінки напружено-деформованого стану породного масиву на основі математичного моделювання геомеханічних процесів методом скінченних елементів (МСЕ) з використанням законів механіки суцільних середовищ, експериментальних геофізичних досліджень в польових та шахтних умовах електропровідних властивостей гірських порід та ґрунту стандартними методами і апаратурою та статистичної обробки результатів вимірювань.У першому розділі розглянуто особливості забезпечення стійкості відслонень породного масиву, ґрунтів в складних умовах техногенного формування підземних вод, методів геофізичного контролю властивостей і гідрогеологічних параметрів порід та виконано аналіз розрахункових методів оцінки їх стану. Якщо врахувати час розвитку дії геомеханічних процесів, то такі розрахунки можна вважати за розрахунки в режимі реального часу. Виконано аналіз міцнісних та деформаційних властивостей порід, розглянуто особливості фільтрації води, які полягають у тому, що в осадочних породах з високою густиною це явище виникне лише тоді, коли величина градієнта напору води більша його початкового значення, тому вплив техногенної тріщинуватості є домінуючим фактором зміни природних фільтраційних процесів. Відомо, що при навантаженнях менших (0,7-0,9) у 50 % пісковиків та 30-35 % алевролітів спостерігається лінійна залежність між напруженнями і деформаціями, а приблизно 35-45 % пісковиків, 50-60 % алевролітів та 55-65 % аргілітів деформуються з малим відхиленням від лінійності вже при напруженнях (0,3-0,4) , кут нахилу кривих збільшується для кожного наступного циклу навантаження, але для апроксимуючих прямих, які зєднують початок і кінець гілок розвантаження, залишається приблизно постійним, що враховано при побудові математичних моделей. Кожна конкретна геомеханічна задача потребує побудови нової схеми (моделі), оскільки до цього часу були відсутні прості уніфіковані схеми, які дозволяють вирішити широкий клас гірничих задач стійкості виробок з можливістю зміни їх вихідних гірничо-геологічних умов і режимів навантаження.Дисертація є закінченою науковою роботою, в якій вирішена актуальна наукова задача розробки методики експрес-оцінки напружено-деформованого стану породного масиву на основі обґрунтування методів, створення алгоритмів і програмно-технічних засобів математичного моделювання з урахуванням зміни електропровідних властивостей реального масиву під дією геомеханічних факторів та водонасичення, що має важливе значення для забезпечення точності і оперативності оцінки напружень та дозволяє підвищити загальний рівень безпеки і стійкості геотехнічних обєктів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ