Учет анизотропности прочностных характеристик горных пород при определении коэффициента запаса устойчивости обнажений горных выработок - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Курсовая работа по дисциплине: «Физика горных пород» на тему: «Учет анизотропности прочностных характеристик горных пород при определении коэффициента запаса устойчивости обнажений горных выработок»Слоистая структура предопределяет прочностные характеристики горных пород как анизотропные, так как показатели прочности изменяются в зависимости от направления слоистости по отношению к действующей силе. При определении устойчивости бортов карьера, обнажений подземных горных выработок в неполной мере учитывается анизотропность показателей механических свойств горных пород, имеющих слоистую структуру. В связи с этим исследование по обоснованию устойчивости бортов карьера, обнажений подземных горных выработок с учетом анизотропности (изменчивости) механических свойств горных пород представляет собой актуальную задачу.Показатель прочности при одноосном сжатии является наиболее широко применяемой характеристикой механических свойств и часто используется как сравнительный показатель крепости горных пород при решении ряда инженерных задач. Под прочностью при одноосном сжатии обычно понимается постоянная характеристика. Однако опытами установлено, что прочность зависит от ряда факторов: от размеров испытуемого образца, от отношения его высоты к диаметру (к поперечному размеру), от скорости нагружения, от жесткости давильной установки и т.д. Для изучаемых горных пород прочность при одноосном сжатии необходимо определять стандартным методом (например, ГОСТ 2II53.2-84) - по результатам испытания цилиндрических образцов с диаметром 42 мм, высотой 84 мм.В настоящее время для определения прочности образцов при одноосном растяжении применяется большое число методов, прямых и косвенных [6]: непосредственный разрыв образцов различных форм и размеров центральный изгиб кольцевым штампом круглых пластинок разрушение полых образцов давлением изнутри разрушение цилиндрических образцов силами, сосредоточенными по диаметрально противоположным образующим (Бразильский метод) разрушение образцов - плит и дисков - соосно расположенными клиньями. Однако этот метод трудоемок как на стадии непосредственной подготовки к испытаниям (скрепление образцов с захватами), так и на стадии изготовления цилиндрических образцов, длина которых должна составлять от 2,5 до 3 диаметров. Среди косвенных методов определения предела прочности горных пород при растяжении в отечественной лабораторной практике и за рубежом наиболее широко применяются методы раскалывания цилиндрических образцов линейно распределенными по образующим нагрузками (Бразильский метод). Сущность метода, заключается в определении максимальной разрушающей силы, приложенной перпендикулярно к образующей цилиндрического образца породы, в результате чего в образце возникают растягивающие напряжения, приводящие к его разрушению в плоскости продольного сечения.В теории Мора постулируется, что ответственным за разрушение является касательные напряжения, а саморазрушение носит характер сдвига по площадкам, на которых достигается предельное состояние, причем величина предельного касательного напряжения является функцией нормального напряжения, действующего на площадке скольжения. Если для нескольких видов напряженного состояния опытным путем определить величины предельных состояний и изобразить их в виде кругов напряжений на совмещенной диаграмме, то все семейство кругов будет иметь общую огибающую, которая характеризует предельное состояние. Пользуясь теорией прочности Мора можно определять точки предельного состояния горной породы при различных соотношениях нормальных и касательных напряжений, значения сцепления - С и угла внутреннего трения - ?, сопротивление горных пород сжатию, растяжению, то есть паспорт прочности. Для определения паспорта прочности вначале определяют показатели прочности при одноосном сжатии и растяжении, затем в координатах нормальное ? (абсцисса) и касательное напряжение (ордината) Т строят круги Мора по данным прочности одноосного сжатия и растяжения, далее проводят общую касательную линию к двум (сжатие ?сж и растяжение ?р) кругам Мора. Точка пересечения касательной линии с ординатой, то есть с осью Т определяет величину силы сцепления данной горной породы С, а угол между касательной линией и горизонталью - угла внутреннего трения ?.Предполагается, что горные породы под действием веса вышележащих толщ находятся в напряженном состоянии, и чем больше глубина залегания пород, тем больше в них напряжения. В нетронутом массиве горных пород имеются естественные начальные напряжения, которые после проведения горных выработок перераспределяясь, изменяются существенно. В процессе релаксации напряжений напряженное состояние изменяется также во времени.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Методы определения прочностных характеристик горных пород

1.1 Метод определения прочности горных пород при одноосном сжатии

1.2 Методы определения прочности горных пород при одноосном растяжении

1.3 Паспорт прочности. Сцепление и угол внутреннего трения

2. Напряженное состояние горных пород

2.1 Теоретические расчеты напряженного состояния породного массива

3. Определение устойчивости бортов карьера

3.1 Анизотропность механических свойств горных пород

3.2 Учет анизотропности прочностных характеристик при определении устойчивости борта карьера

3.3 Исходные данные и задание на курсовое проектирование

3.4 Расчетная часть

Заключение

Литература