Математическое моделирование распределения скоростей упругих волн в окрестностях горных выработок для повышения эффективности геоакустических методов контроля
Диссертация
Актуальность работы. Одной из приоритетных задач горной геофизики является выявление и распознавание неоднородности, оценка нарушенности и напряженного состояния массива горных пород в окрестностях выработок с целью прогноза их устойчивости, во многом определяющей эффективность и безопасность ведения горных работ в целом. Решение указанной задачи может осуществляться с использованием различных… Читать ещё >
Содержание
- 1. Анализ способов моделирования и исследования состояния массива горных пород в окрестности горных выработок геоакустическими методами
- 1. 1. Основные процессы формирования напряженно — деформированного состояния массива горных пород при проведении подземных выработок
- 1. 2. Геоакустические методы исследования и контроля горных пород в массиве
- 1. 3. Методы математического моделирования сложнонапряженного состояния горного массива в окрестностях подземных выработок
- 1. 4. Современное состояние методов математического исследования процессов распространения и дифракции упругих волн в неоднородном массиве горных пород
- 1. 5. Выводы по главе 1 и постановка задач исследований
- Таким образом, при выполнении исследования предполагается решить следующие задачи
- 2. Разработка и исследование математической модели распределения скоростей продольных упругих волн в приконтурном массиве горных пород
- 2. 1. Моделирование естественного распределения упругих напряжений, обусловленных действием гравитационных и тектонических сил в массиве горных пород
- 2. 2. Моделирование влияния полости эллиптического сечения на распределение упругих напряжений в ее окрестностях
- 2. 3. Анализ влияния полости эллиптического сечения на изменение распределения естественных упругих напряжений в массиве горных пород
- 2. 4. Исследование распределения скоростей продольных упругих волн в окрестности полости эллиптического сечения
- 2. 5. Выводы по главе 2
- 3. Разработка алгоритмического обеспечения для геоакустических исследований приконтурного пространства
- 3. 1. Математическое обеспечение алгоритмов расчета акустического тракта при контроле окрестности выработок методом акустической локации с учетом изменения скоростей продольных упругих волн
- 3. 2. Математическое обеспечение алгоритмов расчета акустического тракта при контроле окрестности выработки методом прозвучивания с учетом рефракционных явлений
- 3. 3. Методика построения эталонных моделей при геоакустических исследованиях приконтурного пространства
- 3. 4. Выводы по главе 3
- 4. Геоакустические исследования окрестности горной выработки эхо-методом и методом прозвучивания
- 4. 1. Исследование особенностей влияния изменения скоростей продольных упругих волн на характеристики акустического тракта при реализации методов акустической локации в окрестности горной выработки
- 4. 2. Исследование возможности оценки параметров изменения скоростей продольных упругих волн при реализации методов прозвучивания
- 4. 3. Разработка программного обеспечения для геоакустических исследований приконтурного пространства
- 4. 4. Методические основы оптимального выбора параметров контроля окрестностей выработки геоакустическими методами с учетом изменения скоростей продольных упругих волн
- 4. 5. Выводы по главе 4
Список литературы
- Борщ-Компониец В. И. Механика горных пород, массивов и горное давление. М.: МПИ, 1968.
- Джетер Ч. Механика горных пород и инженерные сооружения. М.: мир, 1975.
- Каспарьян Э.В. Устойчивость горных выработок в скальных породах, л.: Наука, 1985.
- Турчанинов И.А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород. Л.: Недра, 1977.
- Боликов В.Е., Константинова С. А. Прогноз и обеспечение устойчивости капитальных горных выработок. Екатеринбург: УрО РАН, 2003.
- Лавриненко В.Ф., Лысак В. И. Напряженное состояние и физические свойства пород в зонах разгрузки вокруг горных выработок. Изв. вузов. Горный журнал, 1980, № 10, с. 29−32.
- Лавриненко В.Ф. Преобразование энергии и формирование полей напряжений в массиве вокруг выработок. Изв. вузов. Горный журнал, 1986, № 4, с. 5−11.
- Ямщиков B.C. Волновые процессы в массиве горных пород. М.: Недра, 1984.
- Тарасов Б.Г., Дырдин В. В., Иванов В. В., Фокин А. Н. Физический контроль массивов горных пород. М.: Недра, 1994.
- Глушко В.Т., Ямщиков B.C., Яланский А. А. Геофизические методы контроля в угольных шахтах и тоннелях. М.: Недра, 1987.
- Мамбетов Ш. А. Геоакустический контроль состояния массива пород вблизи горных выработок. Фрунзе: Илим, 1978.
- Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М.: Недра, 1982.
- Ржевский В.В., Ямщиков B.C. Акустические методы исследования и контроля горных пород в массиве. М.: Недра, 1973.
- Sklenar I. Investigation of the effect of mining on the stress-strain condition of the rock mass by the ultrasonic method. «Acta montana», 1979, № 50, p. 273.
- Ржевский B.B., Ямщиков B.C. Ультразвуковой контроль и исследования в горном деле. М.: Недра, 1968.
- Колесников А.е. Ультразвуковые измерения. М.: Изд-во стандартов, 1982.
- Ангелов Г. С., Ермолов И. Н., Марков А. И. и др. Применение ультразвука в промышленноси. -М.: Машиностроение, 1979.
- Ямщиков B.C., Нисневич M.JL Контроль качества на предприятиях нерудных строительных материалов. JI.: Стройиздат, 1981.
- Gotan S. Sizing of cracks with scattered ultrasonic waves. Ultrasonic Materials Characterization. Proc. est. Int. Symp., Gaithersburg, Md., June 7−9, 1978. -«U.S. Dep. Commer. Nat. Bur. Stand. Spec. Publ», 1980, № 596, p. 29.
- Ямщиков B.C. Введение в геоакустику. M.: МГИ, 1968.
- Ямщиков B.C. Контроль процессов горного производства. М.: Недра, 1989.
- Кияшко И.А. и др. К вопросу о радиусе влияния скважины, пробуренной в горном массиве. Изв. вузов. Горный журнал, 1972, № 3.
- Шкуратник B.JI. Разработка акустических способов и средств геоконтроля в условиях полей различной физической природы. Дисс. на соискание уч. степени докт. тех. наук М.: МГИ, 1991.
- Комплексные инженерно-геофизические исследования при строительстве гидротехнических сооружений. Под ред. А. И. Савича, Б. Д. Куюнджича, -М.: Недра, 1990.
- Турчанинов И.А., Панин В. И. Геофизические методы определения и контроля напряжений в массиве. М.: Наука, 1976.
- Шкуратник В.JI. Горная геофизика. Ультразвуковые методы. М.: МГИ, 1990.
- Блок А.В. Разработка технологических основ геоакустического.контроля состояния массива вблизи выработок. Дисс. на соискание уч. степени канд. техн. наук. — М.: МГИ, 1974.
- Петкевич Г. И. Информативность акустических характеристик неоднородных геологических сред. Киев: Наукова думка, 1977.
- Данилов В.Н. Теоретические основы акустической интроскопии структурно-неоднородного массива горных пород при производстве горных работ. Дисс. на соискание уч. степени докт. тех. наук. — М.: МГИ, 1990.
- Лушникова О.Ю., Лагунов В. А., Шилин Г. Ф. Контроль и управление состоянием массива при защите горных выработок от водопритоков. М.: Недра, 1995.
- Рапопорт Ю.М. Ультразвуковая дефектоскопия строительных деталей и конструкций. Л.: Стройиздат, 1975.
- Недбай А.И., Федоровский Г. Д. Импульсно-интерференционный метод измерения скорости ультразвука. Дефектоскопия, 1985, № 1, с. 49−53.
- Меркулова В.М. Физические закономерности затухания упругих волн в горных породах и их исследование для целей геоакустики. Дисс. на соискание уч. степени докт. тех. наук. Киев, 1979.
- Вопилкин А.Х., Ермолов И. Н., Стасеев В. Г. Спектральный ультразвуковой метод определения характеристик дефектов. М.: Машиностроение, 1977.
- Fiting P.W., Adler L. Ultrasonic Spectral Analysis for Nondestructive Evaluation. New York — London: Premun Press, 1981.
- Ямщиков B.C., Носов B.H., Шкуратник В. Л. Физические основы и аппаратурное обеспечение ультразвуковой спектроскопиикрупноструктурных материалов. Труды III Всесоюзной конференции по вопросам ультразвуковой спектроскопии. Вильнюс, 1976, с. 39−42.
- Шкуратник В.Л., Ямщиков B.C. Идентификация массива горных пород по результатам измерения спектральных характеристик акустического сигнала. Труды IX Всесоюзной акустической конференции. М.: АКИН, 1978, 29−34.
- Меркулова В.М. Поглощение ультразвуковых волн в горных породах в области частот 10−160 кГц. Физика Земли, 1968, № 6.
- Силаева О.И., Шамина О. Г. Поглощение ультразвука в гранитах. Изв. АН СССР. Серия геофизическая, 1960, № 9.
- Васильев Ю.И. Две сводки констант затухания упругих колебаний в горных породах. Изв. АН СССР. Серия геофизическая, 1962, № 5.
- Меркулова В.М. Частотная зависимость затухания ультразвука в горных породах. Изв. АН СССР. Изв. АН СССР. Серия геофизическая, 1962, № 2.
- Носов В.Н. Исследование и разработка статистических методы акустического контроля горных пород. Дисс. на соискание уч. степени канн. тех. наук. М.: МГИ, 1972.
- Турчанинов И.А., Иофис М. А., Каспарьян Э. В. Основы механики горных пород. Л.: Наука, 1977.
- Савин Г. Н. Распределение напряжений около отверстий. Киев: Наукова думка, 1968.
- Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966.
- Булычев Н.С. О критериях устойчивости окружающих выработку пород. В кн. Устойчивость и крепление горных выработок. Межвуз. сб., вып. З, Л.: ЛГИ, 1976, с. 3−8.
- Булычев Н.С., Фотиева Н. Н. Об оценке устойчивости пород вокруг горных выработок в поле тектонических напряжений. Межвуз. сб., вып.5, Л.: ЛГИ, 1978, с. 10−15.
- Черепанов Г. П., Ершов Л. В. Механика разрушения. М.: Машиностроение, 1981.
- Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975.
- Батугин С.А. Анизотропия массива горных пород. Новосибирск: Наука, 1988.
- Авершин С.Г., Степанов В. Я. Анализ напряженно-деформированного состояния анизотропного упругого горного массива, ослабленного выработкой эллиптической формы // Проблемы механики горных пород. Алма-Ата: Изд. АН СССР, 1966, с. 6−11.
- Космодамианский А.С. Определение напряженного состояния горного массива вблизи горизонтальных горных выработок. В кн.: Исследование горного давления. М.: Госгортехиздат, 1960.
- Сегерлинд Л. Дж. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979.
- Жуков В.В., Чернов Е. В., Довгенко Г. Н. Напряженно-деформированное состояние слоистого массива. Л.: Наука, 1973.
- Купрадзе В.Д. Методы потенциала в теории упругости. М.: Физматгиз, 1963.
- Гузь А.Н., Головчан В. Г. Дифракция упругих волн в многосвязных телах. Киев: Наукова думка, 1972.
- Bowmann J.J., Senior Т.В.А., Uslenghi P.L. Electromagnetic and acoustical scattering by simple shapes. Amsterdam: Pergamon Press, 1969.
- Скучик E. Основы акустики. M.: Мир, т.2. 1976.
- Хенл X., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир, 1964, 428 с.
- Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики. М.: ИЛ, т.2, 1960.61