Устойчивость равновесия горных выработок в реологически сложных массивах с пористой структурой - Автореферат

устойчивость равновесия горных выработок в реологически сложных массивах с пористой структуройДиссертационная работа посвящена разработке подходов и методов решения трехмерных задач устойчивости механики деформируемых тел с усложненными свойствами, постановке и решению в рамках трехмерной линеаризированной теории устойчивости (ТЛТУ) деформируемых тел классов задач механики горных пород с учетом пористой структуры материалов при неоднородных докритических состояниях для различных моделей сред. Актуальность темы обусловлена возможностью применения результатов полученных в точной трехмерной постановке в мероприятиях по проведению глубоких горных выработок различной конфигурации и глубоких подземных резервуаров - хранилищ нефти и газа; созданию безопасных условий труда, получение с большей степенью точности критических параметров рассмотренных задач, что, в свою очередь, дает возможность оценить погрешность и определить область примененеия результатов, найденных с помощью приближенных теорий. Решение вопроса устойчивости состояния равновесия массива горных пород возле выработок остается актуальной задачей в течение последних 40 лет. Гузь впервые для задач устойчивости механики горных пород предложил использовать трехмерную линеаризированную теорию устойчивости и разработал общий метод решения таких задач на основе вариационных принципов. Разработан метод решения и решен класс задач устойчивости подкрепленных горных выработок с некруговой формой поперечного сечения в рамках предложенной модели, в том числе: а) задача о пространственной форме потери устойчивости основного состояния горного массива вблизи свободных вертикальных выработок с эллиптической или близкой к правильной многоугольной формами поперечных сечений;Для возможности перехода путем интегрирования от соотношений между напряжениями и скоростями деформаций для пластической среды к соотношениям между напряжениями и деформациями будем предполагать, что имеет место процесс простого нагружения или мало отличающееся от него процессы. Система уравнений (1)-(14), относящаяся к зонам упругого деформирования пористого тела и сжатого скелета, а также к зоне пластического деформирования сжатого скелета, при определенной форме поверхности нагружения представляет собой замкнутую математическую задачу, которая положена в основу определения напряженно-деформированного состояния рассматриваемых далее задач. Уравнения равновесия для областей пластического и упругого деформирования массива и крепи имеют вид Уравнения (19) - (22) с учетом условий несжимаемости в пластических областях (i=0, 1, 2,…, N) горного массива и крепи представляют собой взаимосвязанную замкнутую систему уравнений для исследования устойчивости горизонтальных, вертикальных и сферических выработок с многослойными крепями, когда имеются границы раздела областей упругого и пластического поведения сжатого скелета при нагружении в горном массиве и крепи. Для нахождения неизвестных () - функций времени воспользуемся условиями сопряжения напряжений на границах упругого и пластического деформирования сред в области массива и крепи , , а также условием того, что в начальный момент значения радиусов границ раздела упругой и пластической сред в массиве и в i-ом () слое крепи .

Основное содержание работыОсновное содержание диссертации отражено в следующих публикациях деформация подземный сооружение

1. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость пластин с запрессованными кольцевыми включениями при упругопластическом поведении материалов / Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин // Журнал «Прикладная механика и техническая физика», СО РАН 2001.Т.42, № 3. - С. 146-151.

2. Гоцев Д.В. Исследование устойчивости состояния равновесия многослойной крепи вертикальной горной выработки в массивах с упругопластическими свойствами /Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин //Международный научный журнал Прикладная Механика. Киев. Е39 № 3, 2003г. С. 45 - 51.

3. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость горизонтальных выработок с многослойной крепью в упругопластических массивах / Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин // Журнал «Механика твердого тела», РАН 2004. №1 С. 158 - 166.

4. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость горизонтальных выработок многоугольной формы в упруго-вязко-пластических массивах / Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин // Журнал «Прикладная механика и техническая физика» СО РАН.-2005.-Т46.,N2.-С. 141-150.

5. Гоцев Д.В.Локальная неустойчивость горизонтальных выработок эллиптической формы в упруго-вязко-пластических массивах /Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин // Журнал «Механика твердого тела» РАН 2007. №2 С. 183 - 192.

6. Гоцев Д.В. Устойчивость подкрепленной вертикальной горной выработки эллиптической формы в массивах со сложными реологическими свойствами /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Вестник САМГУ - Естественнонаучная серия 2008 №8/2 (67). С.41-57.

7. Гоцев Д.В. Устойчивость вертикальных горных выработок в упруговязколастических массивах с пористой структурой /Д.В. Гоцев, А.Н. Стасюк// Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. 2010. Т. 10. Сер. Математика. Механика. Информатика, вып 2. С. 59 - 65.

8. Гоцев Д.В. Устойчивость цилиндрических горных выработок в пористых массивах со сложной реологией сжатого скелета / Д.В. Гоцев, А.Н. Стасюк // Вестник Чувашского педагогического университета им. И. Я. Яковлева 2010 № С.31 - 39.

9. Гоцев Д.В. Отказ круговой цилиндрической трубы с реологически сложным заполнителем при радиальном сжатии / Д.В. Гоцев, А.Н. Спорыхин// Вестник ВГУ Серия: Физика, Математика. 2010. № С. 88 - 93.

Другие издания

10. Гоцев Д.В. О локальной неустойчивости деформируемого тела с N- включениями / Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин //Первая международная конференция «Экологическое моделирование и оптимизация в условиях техногенеза». Материалы конференции, г.Солигорск, 7-10 окт.1996г.- С.134.

11. Гоцев Д.В. О локальной неустойчивости в задаче о двухосном растяжении пластины, ослабленной двумя отверстиями / Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин // Нелинейные колебания механических систем. V Международная конференция, 13-16 сентября 1999г. Н.Новгород,1999.-С.116-117.

12. Гоцев Д.В. Неустойчивость многослойной крепи вертикальной горной выработки в массивах обладающих упругопластическими свойствами / Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин //Прикладные задачи механики и тепломассобмена в авиастроении: сб. трудов 2- ой Всероссийской научно-технической конференции, Воронеж, 2001.-Ч.1.- С. 19-24.

13. Гоцев Д.В. Исследование устойчивости состояния равновесия горного массива возле многослойной сферической крепи при упругопластическом поведении материалов / Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин // Вестник Днепропетровского университета. Механика.-2001.-Вып. 4. - С. 49-55.

14. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость горного массива возле многослойной сферической крепи при упругопластическом поведении материалов/ Д.В. Гоцев, А.В.Ковалев, А.Н.Спорыхин //Вестник факультета прикладной математики и механики. Воронеж, 2002.Вып. 3. С. 90-97.

15. Гоцев Д.В. Моделирование явления локальной неустойчивости горизонтальной выработки с многослойной крепью в упругопластических массивах /Д.В. Гоцев // Теория конфликта и ее приложения: 2-ая Всероссийская научно-техническая конференция: Воронеж, 2002. С. 242.

16. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость подкрепленных горных выработок / Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин// Проблемы механики: Сб. статей. К 90-летию со дня рождения А.Ю. Ишлинского./ Под ред. Д.М. Климова - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - С. 300 - 313.

17. Гоцев Д.В. Неустойчивость бесконечного полупространства с горизонтальной эллиптической полостью в упруго-вязко-пластических массивах/ Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин //Современные проблемы механики и прикладной математики. Посвящается 80 - летию ВГУ, 200 - летию Юрьевского университета и 35 - летию ф-та ПММ. Воронеж 24 - 28 мая 2004 г. Часть 1. с. 157 - 160.

18. Гоцев Д.В. Устойчивость слоистой сферической оболочки с упруговязкопластичеким заполнителем при нагружении/ Д.В. Гоцев, И.Ю.Андреева, А.Н.Спорыхин //Современные проблемы механики и прикладной математики. Посвящается 80 - летию ВГУ, 200 - летию Юрьевского университета и 35 - летию ф-та ПММ. Воронеж 24 - 28 мая 2004 г. Часть 1. с. 20 - 23.

19. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость полупространства, ослабленного многоугольной горизонтальной цилиндрической полостью/ Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин // Вестник факультета прикладной математики, информатики и механики. Юбилейный выпуск ф-та ПММ 35 лет. Воронеж 2005 г. с. 56 - 67.

20. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость вертикальных выработок некруговой формы с многослойными крепями в массивах, обладающих сложными реологическими свойствами / Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин //Сборник трудов международной школы-семинара «Современные проблемы механики и прикладной математики» 2005г.Часть1.С 100 - 102.

21. Гоцев Д.В. Моделирование устойчивости слоистой сферической оболочки с упруго-вязко-пластическим заполнителем /Д.В. Гоцев, И.Ю. Андреева // VII Всероссийская научная конференция 19 - 22 сентября Н. Новгород, 2005 г. С. 28 - 30.

22. Гоцев Д.В. Моделирование процесса устойчивости горных выработок некруговой формы в упруго-вязко-пластических массивах /Д.В. Гоцев, И.А.Ененко // VII Всероссийская научная конференция 19 - 22 сентября Н. Новгород, 2005 г. С. 30 - 32.

23. Гоцев Д.В. Локальная неустойчивость горизонтальных выработок некруговой формы в упруго-вязко-пластических массивах /Д.В. Гоцев, И.А.Ененко, А.Н.Спорыхин // Проблемы механики деформируемых твердых тел и горных пород. Сб. статей к 75-летию Е.И. Шемякина / Под ред. Д.Д. Ивлева и Н.Ф. Морозова. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - С. 766 - 778.

24. Гоцев Д.В. Моделирование процесса деформирования горных выработок с некруговыми многослойными крепями в массивах со сложными реологическими свойствами /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Вестник Чувашского педагогического университета им. И. Я. Яковлева 2007 № 2 С.78- 89.

25. Гоцев Д.В. Исследование потери устойчивости состояния равновесия цилиндрической оболочки с упругвязкопластическим заполнителем при осевом нагружении /Д.В. Гоцев, И.Ю. Андреева// Сборник трудов международной школы-семинара «Современные проблемы механики и прикладной математики» Воронеж. 2007г.Часть2. С 25 - 28.

26. Гоцев Д.В. Исследование устойчивости некруговой крепи вертикальной горной выработки в упруговязкопластических массивах /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, Е.В.Корчагина //Сборник трудов международной школы-семинара «Современные проблемы механики и прикладной математики» Воронеж. 2007г.Часть2. С 87 - 90.

27. Гоцев Д.В. Моделирование отказов горных выработок с многослойными крепями некруговой формы в массивах со сложными реологическими свойствами /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Сборник трудов международной школы-семинара «Современные проблемы механики и прикладной математики» Воронеж. 2007г. Часть2. С 90 - 93.

28. Гоцев Д.В. Устойчивость подкрепленных выработок некруговой формы при совместном расчете крепи и массива горных пород /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Вестник Чувашского педагогического университета им. И. Я. Яковлева 2008 № 2 С.139-160.

29. Гоцев Д.В. Математическое моделирование отказов подкрепленных горных выработок некруговой формы. /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Сб. VIII Всероссийской конференции «Нелинейные колебания механических систем» 22 сентября - 26 сентября 2008г., Нижний Новгород, том 2 С.309.

30. Гоцев Д.В. Моделирование отказа подкрепленной вертикальной выработки с некруговым сечением в массивах со сложными реологическими свойствами /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин, А.Н. Стасюк // Материалы IX Международной конференции Современные проблемы математики, механики, информатики. Россия, Тула, 20 - 22 ноября, 2008г.С. 188 - 201.

31. Гоцев Д.В. Моделирование процесса деформирования горных выработок в массивах со сложными реологическими свойствами /Д.В. Гоцев, Е.В. Вислова, А.А. Есмейкин // XXVIII Межвузовская научно-практическая конференция военно-научного общества курсантов и молодых ученых «Совершенствование наземного обеспечения авиации», 17 апреля 2008 г, ВАИУ Воронеж, С. 18- 22.

32. Гоцев Д.В. Математическая модель отказа горного массива в окрестности подземной сферической полости /Д.В. Гоцев, Е.В. Вислова, И.П. Цуканов // Сборник научных статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции, часть2, «Информационные технологии в автоматизированных системах управления и проблемы повышения качества подготовки специалистов РЭБ и ИБ», 23 октября 2008 г., ВАИУ Воронеж, С. 75 - 80.

33. Гоцев Д.В. Математическая модель пористой упруговязкопластической среды /Д.В. Гоцев //Материалы III международной научной конференции Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования. Часть2. (г. Воронеж 2-7 февраля), С. 187-188.

34. Гоцев Д.В. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород возле вертикальной цилиндрической выработки с учетом пористости и сложной реологии материала /Д.В. Гоцев, А.Н.Спорыхин // Актуальные проблемы прикладной математики, информатики и механики.Ч.1: сб. трудов Международной конференции. - Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2009 г. С. 123 - 128.

35. Гоцев Д.В. Математическая модель напряженно-деформированного состояния пористого горного массива с упруго-вязко-пластическими свойствами вблизи вертикальной выработки /Д.В. Гоцев //Системы управления и информационные технологии, 2009, №3.1 (37) С.122 -124.

36. Гоцев Д.В. Пространственные задачи устойчивости горных выработок в массивах с пористой структурой и сложной реологией сжатого скелета/ Д.В. Гоцев, А.Н. Спорыхин //Материалы X Международной конференции Современные проблемы математики, механики, информатики. Россия, Тула, 23 - 27 ноября, 2009г.С. 161 - 167.

37. Гоцев Д.В.Математическая модель напряженно-деформированного состояния горного массива в окрестности круговой цилиндрической выработки, подкрепленной многослойной крепью при совместном расчете крепи и массива горных пород (случай установившегося течения)/ Д.В. Гоцев, А.Н. Стасюк // Материалы X Международной конференции Современные проблемы математики, механики, информатики. Россия, Тула, 23 - 27 ноября, 2009г.С. 167 - 171.

38. Гоцев Д.В. Метод возмущений в задачах устойчивости подкрепленных горных выработок: монография / А.Н. Спорыхин, Д.В. Гоцев; Воронежский государственный университет. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2010. - 299 с.

Размещено на .ru