Математическое моделирование процесса разрушения вокруг цилиндрической выработки
АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Известны различные проявления горных пород при деформировании, требующие научного осмысления и обоснованного применения в технологических задачах горного производства. Одним из них является эффект зональной дезинтеграции массива горных пород вокруг выработок. Применительно к одиночной выработке явление зональной дезинтеграции сводится к образованию зон нарушенности массива… Читать ещё >
Содержание
- Общая характеристика работы
- ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Критерии наступления разрушения деформируемых сред
- 1. 2. Уравнения процесса разрушения деформируемых сред
- ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О
- РАЗРУШЕНИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВЫРАБОТКИ ПРИ МЯГКОМ И ЖЕСТКОМ РЕЖИМАХ НАГРУЖЕНИЯ
- 2. 1. Выбор математической модели деформирования и разрушения горных пород
- 2. 2. Жесткий режим нагружения массива горных пород
2.3. Мягкий режим нагружения. Возрастание радиального перемещения из-за перехода материала в разрушенное состояние. Критерий образования первой зоны дезинтеграции массива пород с цилиндрической выработкой.
2.4. Мягкий режим нагружения массива горных пород, образование второй, третьей и последующих зон разрушения. Определение параметров п и к
ГЛАВА 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ О РАЗРУШЕНИИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВЫРАБОТКИ ДЛЯ СРЕД С ВНУТРЕННИМ ТРЕНИЕМ.
3.1. Вывод определяющих соотношений деформирования и разрушения горных пород, учитывающих внутреннее трение, дилатансию, разносопротивляемость при растяжении и сжатии.
3.2. Аналитическое решение задачи об определении первой зоны.
3.3. Определение второй, третей и последующих зон дезинтеграции пород.
ГЛАВА 4. УЧЕТ СЖИМАЕМОСТИ В ЗАДАЧЕ О РАЗРУШЕНИИ МАССИВА ПОРОД ВОКРУГ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ВЫРАБОТКИ.
4.1. Численная аппроксимация вычислительной схемы. Проверка результатов расчетов на тестовых задачах.
4.2. Расчет первой зоны с учетом сжимаемости материала.
4.3. Расчет второй и третьей зоны дезинтеграции с учетом сжимаемости.
Список литературы
- Александров А.П. Изучение полимеров текст. / А. П. Александров, Ю. С. Лазуркин. ЖТФ, 1939, т.9, вып.14, с.23−34.
- Альтшулер Л. В Применение ударных волн в физике высоких давлений текст. / Л. В. Альтшулер // УФН, 1965, т. 85, вып. 2, с. 67 70.
- Альтшулер Л. В Связь критических разрушающих напряжений со временем разрушения при взрывном нагружении текст. / Л. В. Альтшулер, С. А. Новиков, И. И. Дивнов // «Докл. АН СССР», 1966, т. 166, № 1, с. 23−28.
- Амбарцумян С.А. Разномодульная теория упругости текст. / С. А. Амбарцумян / М. Наука, 1982, 317с.
- Баклашов И.В. Механические процессы в породных массивах текст. / И. В. Баклашов, Б. А. Картозия / М., Недра, 1986,230с.
- Баклашов И.В. Механика подземных сооружений и конструкций крепей текст. / И. В. Баклашов, Б. А. Картозия / М., Недра, 1984, с. 7685.
- Баклашов И.В. Оценка устойчивости горных выработок текст. / И. В. Баклашов, Б.А. Картозия//Шахтное строительство, 1978, № 2, с.34−44.
- Баренблатт Г. И. Математическая теория равновесных трещин, образующихся при хрупком разрушении текст. / Г. И. Баренблатт. -ПМТФ, 1961, № 4, с. 3−56.
- Баренблатт Г. И. О кинетике распространения трещин текст. / Г. И. Баренблатт, В. М. Ентов, Р. Л. Салганик // «Инж. ж. МТТ», 1966, № 5, № 6, 1967, № 1, № 2, с. 148 150.
- Баренблатт Г. И. Об обрушении кровли при горных выработках текст. / Г. И. Баренблатт, С. А. Христианович //"Изв. АН СССР. ОТН", 1955, № 11, с. 73 86.
- Бобряков А.П. Определение энергозатрат при ударном раскалывании твердых тел текст. / А. П. Бобряков, Б. Н. Серпенинов, Г. Н.
- Покровский // В кн. Вопросы механизма разрушения горных пород. Новосибирск, изд. ИГД СО СССР, 1976, с.239−268.
- Бриджмен П. Исследование больших пластических деформаций и разрыва текст. / П. Бриджмен // М., ИЛ, 1955,430с.
- Викторов В.В. О длительной прочности стеклопласта при статическом и квазистатическом нагружениях текст. /В.В. Викторов, Г. С. Шапиро // Механика деформируемых тел и конструкций. М., «Машиностроение», 1975, с. 99 102.
- Гольденблат И.И. Критерий прочности и пластичности конструкционных материалов текст. / И. И. Гольденблат, В. А. Копнов // -М.: Машиностроение, 1968. с. 24 -191.
- Дмитриев В.А. Формирование зон упругого восстановления и зон сжатия вокруг горных выработок текст. / В. А. Дмитриев / Уголь, 1983, № 12, с.13−18.
- Друккер Д. Макроскопические основы теории хрупкого разрушения текст. / Д. Друккер // Разрушение. T.l. М., «Мир», 1973, с. 18 -184.
- Желтов Ю.П. О механизме гидравлического разрыва нефтеносного пласта текст. / Ю. П. Желтов, С. А. Христианович // «Изв. АН СССР ОТН», 1955, № 5, с. 3−41.
- Журков С.Н. Временная зависимость прочности твердых тел текст. / С. Н. Журков, Б. Н. Нарзулаев // ЖТФ, 1953, т. 23, вып. Ю, с.1677−1689.
- Журков С.Н. Температурно-временная зависимость прочности чистых материалов текст. / С. Н. Журков, Т.П. Санфирова// «Докл. АН СССР», 1955, т. 101, № 2, с.237 240.
- Журков С.Н. Временная зависимость прочности при различных режимах нагружения текст. / С. Н. Журков, Э. Г. Томашевский // В кн: некоторые проблемы прочности твердого тела. М. Л., 1959, с. 68 — 75.
- Зельдович Я.Б. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений текст. / Я. Б. Зельдович, Ю. П. Райзер // М., «Наука», 1963, 360с.
- Златин Н.А. О временной зависимости сопротивления отрыву при отколе текст. / Н. А. Златин, B.C. Иоффе // ЖТФ, 1972, т. 42, вып.8, с. 1740−1745.
- Иванов А.Г. Откол в квазиакустическом приближении текст. / А. Г. Иванов // ФГВ, 1975, т.11, № 3, с.27−39.
- Ивлев Д.Д. О теории трещин квазихрупких разрушений текст. / Д. Д. Ивлев //ПМТФ, 1967, № 5, с. 1037−1039.
- Ильюшин А. А Об одной теории длительной прочности текст. / А. А. Ильюшин А. А // «Инж. ж. МТТ», 1967, № 3, с. 21 35.
- Ильюшин А.А. О критерии длительной прочности текст. / А. А. Илюшин, П. М. Огибалов // МП, 1966, № 6, с.34−39.
- Инденбом В.А. Вступительная статья. Новости физики твердого тела. «Термически активированные процессы в кристаллах» текст. / В. А. Инденбом, А. Н. Орлов /М., «Мир», 1973, с. 5−22.
- Маниностроение", 1975- Основы теории пластичности М.: Наука, 1969, с. 216−219.
- Карпенко JI.H. Об одно приближенном методе решения сингулярного интегрального уравнения и его применение к задачам плоской теории упругости для областей с щелями текст. / J1.H. Карпенко автореф. канд. Дис. Новосибирск, ИТПМ СЩ АН СССР, 1965, 12с.
- Картозия Б.А. Исследование механических процессов в породных массивах с искусственной неоднородностью и разработка методов их прогнозирования в подземном строительстве текст. / Б. А. Картозия // Фонды МГИ, 1980, с.56−90.
- Клещевников О.А. Экспериментальная проверка критериев разрушения в опытах с медными образцами текст. / О. А. Клещевников, В. И. Софронов, Г. Г. Иванова, В. И. Цыпкин, В. Н. Миняев, А. Г. Иванов // ФТЖ, 1977, т.47, вып. 8, с.56−71.
- Коврижных A.M. Пластическое деформирование упрочняющихся материалов при сложном нагружении текст. / A.M. Коврижных // МТТ, 1986, № 4, с. 140−146.
- Козел A.M. Горное давление и способы поддержания стволов текст. /
- A.M. Козел, В. А. Борисовец, А. А. Репко / М.: Недра, 1976,293с.
- Коффин JI. Циклические деформации и усталость металлов текст. / JI. Коффин / В кн.: Усталость и выносливость металлов. М., ИЛ, 1963, с. 257−273.
- Курленя М.В. Открытие № 400. Явление зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок текст. / М. В. Курленя,
- B.Н. Опарин, В. Н. Рева // БИ. 1992. — № 1.
- Курленя М.В. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне текст. / М. В. Курленя, В. Н. Опарин, А. Ф. Ревуженко, Е. Н. Шемякин / ДАН СССР, 1987, т. 293, № 1, с.67−70.
- Макаров В.В. О зональном деформировании массива горных пород вокруг горных выработок текст. / В. В. Макаров, Н. А. Горданова, М. И. Звонарев / В сб.: Механика подземных сооружений, Тула, 1989, с.116−125.
- Медведев С.В. Инженерная сейсмология текст. / С. В. Медведев / М., Госстройиздат, 1962,287с.
- Мирзаев Г. Г. Крепь горных выработок глубоких горизонтов текст. / Г. Г. Мирзаев, А. Г. Протосеня, Ю. Н. Огородников, В. И. Вихарев / М.: Недра, 1884, с.24−33.
- Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости текст. / Н. И. Мусхелишвили / М.: Издательство АН СССР, 1949, 635с.
- Надаи А. Пластичность текст. / А. Надаи / M.-JI. ОНТИ, 1936- Пластичность и разрушение твердых тел / М.: «Мир», 1969, с. 467 -648.
- Никифоровский B.C. К вопросу о разрушении твердых тел при динамическом нагружении текст. / B.C. Никифоровский, С. И. Сабитова, А. И. Стреляев // ФТПРПИ, 1970, № 5, с.46−54.
- Никифоровский B.C. Динамическое разрушение твердых тел текст. / B.C. Никифоровский, Е. И. Шемякин // Новосибирск: «Наука», 1979, с.8−28.
- Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред текст. / В. Н. Николаевский / М.: Недра, 1984, с. 40 -46.
- Николаевский В.Н. Механические свойства горных пород. Деформации и разрушение текст. / В. Н. Николаевский, Л. Д. Лившиц, И. А. Сизов / Механика деформируемого твердого тела, 1968, № 2,с. 96 109.
- Новиков С.А. Исследование разрушения Ст, А1 и Си при взрывном нагружении текст. / С. А. Новиков, И. И. Дивнов, А. Г. Иванов // ФММ, 1966, т.21, вып.4, с.23−29.
- Новожилов В.В. Перспективы построения критерия прочности при сложном нагружении текст. / В. В. Новожилов, О. Г. Рыбакина / «Инж. ж. МТТ», 1966, № 5, с. 103−111.
- Панасюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами текст. / В. В. Панасюк В.В. // Киев. «Наукова Думка», 1968, с. 174 -246.
- Партон В.З. Механика упругопластического разрушения текст. / В.3. Партон, Е. Н. Морозов / М., «Наука», 1974, с.365 457.
- Петухов И.М. Механика гонных ударов текст. / И. М. Петухов, A.M. Линьков / Москва, «Недра», 1983 г., с.3−59.
- Поль Б. Макроскопические критерии пластического течения и хрупкого разрушения текст. / Б. Поль / В кн.: Разрушение. Т.2. М.: «Мир», 1975, с.232−336.
- Попов Г. И. Динамика короткого стального стержня с неоднородными свойствами запаздывающей по его длине текст. / Г. И. Попов // ПМТФ, 1977, № 6, с. 149 154.
- Райе Дж. Математические методы в механике разрушения текст. / Дж. Райе // Разрушение. Т. 2. М., «Мир», 1975, с. 204 -335.
- Рахматулин Х.А. Прочность при интенсивных кратковременных нагрузках текст. /Х.А. Рахматулин, Ю. А. Демьянов / Физматгиз, 1961, 560с.
- Расчеты на прочность в машиностроении. Т. 1. М., Машгиз, 1956. с. 858 -889.
- Ревуженко А.Ф. Некоторые модели деформирования горных пород в грунтах текст. / А. Ф. Ревуженко, С. Б. Стажевский, Е. И. Шемякин // В кн.: Некоторые проблемы вычислительной и прикладной математики. Новосибирск, «Наука», 1975. с. 140−145.
- Ревуженко А.Ф. К вопросу о плоском деформировании упрочняющихся и разупрочняющихся пластических материаловтекст. / А. Ф. Ревуженко, Е. И. Шемякин // ПМТФ, 1977. № 3. с. 156 174.
- Регель В.Р. Кинетическая теория прочности текст. / В. Р. Регель, А. И. Слуцкер / В Кн.: Физика сегодня и завтра. Л., «Наука», 1973. с. 90 175.
- Регель В.Р. Кинетическая теория прочности твердых тел текст. / В. Р. Регель, А. И. Слуцкер, Э. Е. Томашевский / М., «Наука», 1974. с. 378 -560.
- Романченко В.М. Исследования разрушения материалов в плоских волнах напряжений текст. / В. М. Романченко / Автореф. Канд. Дис. Киев, Ин-т проблем прочности АН УССР, 1977.C. 5−23.
- Романченко В.И. К вопросу о временной зависимости прочности тел при отколе текст. / В. И. Романченко, Г. В. Степанов // ПП, 1977, № 9, с.83−86.
- Скидмор И. Ударные волны в твердых телах текст. / И. Скидмор // «Механика», 1968, № 4. с. 128 157.
- Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем текст. / А. А. Самарский / Москва, Наука, 1973,650с.
- Слепян Л.Н. Теория трещин текст. / Л. Н. Слепян, Л. В. Троянкина // Л., «Судостроение», 1976, с. 43−62.
- Ставрогин А.Н. Исследование предельных состояний и деформаций горных пород текст. / А. Н. Ставрогин А.Н. // «Изв. АН СССР. Физика Земли», 1969, № 12. с. З 17.
- Ставрогин А. Н Атлас механических свойств горных пород текст. / А. Н. Ставрогин, В. П. Сапунова, Т. В. Андреева / Л., изд. ВНИМИ, 1972. с. 148−268.
- Ставрогин А.Н. Экспериментальная физика и механика горных породтекст. / А. Н. Ставрогин, Б. Г. Тарасов / Санкт-Петербург, «Наука», 2001, с. 243.
- Степанов В. А. Деформация и разрушение полимеров. Обзор текст. / В .А. Степанов //МП, 1975, № 1. с. 95 -106.
- Стружанов В. В. Деформационное разупрочнение материала в элементах конструкций текст. / В. В. Стружанов, В. И. Миронов / Екатеринбург, 1995, с.5−57.
- Суворова Ю.В. Запаздывание текуческти в сталях текст. / Ю. В. Суворова // ПМТФ, 1968, № 3. с. 55 63.
- Тарасов Б.А. О временной зависимости прочности оргстекла при ударной нагрузке текст. / Б. А. Тарасов // ПП, 1972, № 12- О количественном описании откольных повреждений [текст] / Б. А. Тарасов //ПМТФ, 1973, № 6. с. 137−140.
- Теплов М.К. Исследование процесса разрушения породных массивов в окрестности горных выработок текст. / М. К. Теплов // Фонды МГИ, 1979, с. 32 -38.
- Петухов И.М. Механика горных ударов и выбросов текст. / И. М. Петухов, A.M. Линьков // Москва «НЕДРА» 1983,279с.
- Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле текст. / С. П. Тимошенко / М. ФМ. 1959- Сопротивление материалов [текст] / С. П. Тимошенко / Т. 2.М., 1965.- История науки о сопротивлении материалов [текст] / С. П. Тимошенко / М., ГТТИ, 1957. с.395 536
- Уржумцев Ю.С. Температурно-временная аналогия. Обзор, текст. / Уржумцев Ю.С.- М. П, 1975, № 1, с. 9 -17.
- Христианович С.А. О динамической сжимаемости твердых горных пород и металлов текст. / С. А. Христианович, Е. И. Шемякин //
- Филоненко-Бородич М. М. Механические теории прочности текст. / М.М. Филоненко-Бородич / М., изд. МГУ, 1961. с. 68−92.
- Чанышев А.И. О пластичности анизотропных сред текст. / А. И. Чанышев // ПМТФ, 1984, № 2, с. 149−151.
- Чанышев А.И. К решению задач о предельных нагрузках для жесткопластического анизотропного тела текст. / А. И. Чанышев // ПМТФ, 1984, № 5,с. 151−154.
- Чанышев А.И. Об одной модели пластического деформирования горных пород при сложном нагружении (пространственный случай) текст. / А. И. Чанышев // ФТПРПИ, 1985, № 1, с. 27−34.
- Чанышев А.И. К проблеме разрушения деформируемых сред текст. / А. И. Чанышев, О. Е. Белоусова // Сборник докладов «Всероссийская школа-семинар по современным проблемам механики деформируемого твердого тела», Новосибирск-2003-с. 168−170.
- Чанышев А.И. Математические модели блочных сред в задачах геомеханики, текст. / А. И. Чанышев, О. Е. Белоусова, О. А. Лукьяшко // Ч. IV: Зависимость структуры от напряженного состояния // ФТПРПИ. 2005. — № 4. — с. 11−25.
- Чанышев А.И. Математическое моделирование процесса разрушения массива горных пород вокруг цилиндрической выработки текст. /
- А.И. Чанышев, О. Е. Белоусова // Труды научной конференции с участием иностранных ученых «Геодинамика и напряженное состояние недр Земли». Новосибирск. 2006. — с. 262 — 271.
- Чанышев А. И. Блочная феноменологическая модель элемента деформируемой среды текст. / А. И. Чанышев // 4.1: определение, основные свойства // ФТПРПИ.-1998.-№ 4, с. 15−27.
- Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения текст. / Г. П. Черепанов / М., «Наука», 1974- О росте трещин при циклическом нагружении [текст] / Г. П. Черепанов / ПМТФД968, № 6, с. 13−27.
- Чудновский А.И. О разрушении макротел текст. / А. И. Чудновский / В кн.: Исследования по упругости и пластичности. Д., 1973, № 9. с. 3 -41.
- Шемякин Е.И. Эффект зональной дезинтеграции горных пород вокруг подземных выработок текст. Е. И. Шемякин, Г. Л. Фисенко, М. В. Курленя, В. Н. Опарин // ДАН СССР. — 1986. — Т. 289. — № 5,с. 3−9.
- Adamas G.R. Petroscopic observation of rock fracturing a head of the facer in deep level gold mines текст. / G.R. Adamas / «Saimm» — Journal of the South African Institute of Mining and Metallurgy, 1980, V.8, № 6, p.34−46.
- Breed B.R. Technique for the Determination of Dynamic Tensile -Strength Characteristics текст. / B.R. Breed, C.L. Mader, D. Venable / «J. Appl. Phys.», 1967, v. 38, N 8. p. 3271- 3275.
- Curran D. R. Dynamic fracture criteria for a polycarbonate текст. / D.R. Curran, D.A. Shockey, L. Seamon / «J.Appl. Phys.», 1973, V.44, N 9. p.4025−4038.
- Griffith A.A. The Phenomenon of Rupture and Flow in Solids текст. / A.A. Griffith // «Phil. Trans. Roy. Soc.», London, 1920, A, v. 221. p 163 -198.
- Irwin G. Fracture Dynamics. Fracturing of Metals текст. / G. Irwin // ASME, 1949. p. 147−166.
- Mott N.F. Fracture of Metals- theoretical Consideration текст. / N.F. Mott // «Engineering», 1948, v.165. p.16−18.
- Orowan E. O. Fundamentals of brittle behavior of metals текст. / E.O. Orowan / On: Fatigue and Fracture of Metals. Weley, N.-Y., 1950. p. 139 -167.
- Smith R.C. The mechanical properties steels as indicated by axial dynamic load tests текст. / R.C. Smith, Т.Е. Pardue, J. Vigness // Proc. SESA, 1956, N23.
- Stroh A.N. Theory of the Fracture of Metals текст. / A.N. Stroh // «Advanc.Phys.», 1957, v. 6, N 24. p.418 465.
- Zhurkov S.N. Kinetic Concept of the Strength of Solids текст. / S.N. Zhurkov // «Int. J. Fract. Mech.», 1966, v. 1, N 4. p.311.