Напряженное состояние нетронутого массива
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

     
- вертикальное напряжение; - средняя плотность толщи пород; Н – глубина;  - горизонтальные напряжения (*) (*)          Тензор деформаций:    

 


                                                                     

                                                                          

 

 

 


 

 

 

Из  с учетом (*) получаем ,  - коэффициент бокового распора

 - коэффициент Пуассона,

=0,2-0,7; , тогда

С ростом глубины наблюдается закономерность уменьшения разницы между вертикальными и горизонтальными напряжениями.

При Н=2-3и > км ; , т. Е. распределение напряжений становится гидростатическим:

Приведенное соотношение напряжений действительно в идеальных условиях гравитационного поля (поле силы тяжести).

В реальных условиях  и может быть , что объясняется, в основном, влиянием тектонических процессов.

Контрольные вопросы:

1. Как глубина влияет на величину напряжений в массиве породы?

2. Как меняются свойства горных пород с глубиной залегания?

3. Возможно ли уменьшение величины горного давления на больших глубинах?

4. Приведите схему взаимодействия сил и напряжений для участка массива на определенной глубине.

5. Какова взаимосвязь между вертикальными и горизонтальными напряжениями в зависимости от глубины?

 

Модуль 3. Напряженно-деформированное состояние массива горных пород

Раздел 7. Геомеханические процессы вокруг выработок и подземных сооружений

Тема 9. Распределение напряжений вокруг горных выработок



ЛЕКЦИЯ № 15

План лекции

1) Влияние горных работ на перераспределение напряжений.

2) Понятие об опорном давлении.

 

Распределение напряжений вокруг одиночной выработки

 

1) Влияние горных работ на перераспределение напряжений.

    Влияние горных работ заключается в концентрации напряжений на контуре выработки или вблизи поверхности обнажения.

    С новым полем напряжений связано поле перемещений пород. Максимальные перемещения пород в сторону выработки наблюдаются на контуре и быстро затухают по мере удаления от него вглубь массива. Так как способность скальных пород деформироваться без разрыва сплошности ограничена, то развивающиеся процессы разрушения приводят к снижению несущей способности пород и потере выработкой устойчивости, что выражается в образовании заколов, вывалов, куполов обрушения и т.д. Для предотвращения этих явлений необходимо возведение крепи или искусственное упрочнение пород.

Упругая среда с определенной долей приближения

 В данном случае рассматриваются породы крепкие и трещиноватые. Упругие деформирования реализующие в момент взрыва и длительное время выработка находится в устойчивом состоянии.

 

Условие :  выработка круглого поперечного сечения ;

                                    Диаграмма деформирования

σ
                                                                     

 
Напряженное состояние пород до проведения выработки

      γН                                                                 

После проведения выработки

/γН- Коэффициент концентрации напряжений

 

γН- Напряжение нетронутого массива.

 

Выработка круглого сечения радиусом (r) находится под воздействием вертикального и горизонтального  напряжений. На элементарный объем породы на расстоянии (a) от центра выработки действует нормальное (радиальное) и касательное  напряжение.

Максимальное напряжение на контуре выработки ; при этом . При удалении от контура выработки  и  стремится к величине     в нетронутом массиве.

Распределение напряжений зависит от формы поперечного сечения выработки

 

1. Круглая форма                           2. Эллипсовидная форма

                                                         

                                                                                             

             
3. Прямоугольная форма

 

 

     Деформации контура выработки в крепких упругих породах весьма малы и почти незаметны.

 

Упруго-пластичная среда

К этой среде относятся породы мягкие или сильнотрещиноватые

 

Пластичный элемент Упругий

(брусок на рлоскости)

Диаграмма деформации

Равномерное перемещение бруска по плоскости

 

 

 

 



                                                Распределение напряжений

 

 

        I-Зона пластической деформации

    II-Зона упругой деформации

 

 

                                                                                     

 

При проведении горных выработок в слабых или трещиноватых породах происходит деформация контура выработки, отслоения, вывалы, интенсивное трещинообразование.

Вокруг выработки образуется зона пластической деформации (зона I) или зона пониженных напряжений. За зоной I располагается зона упругой деформации (зона II), за которой следует зона первоначальных напряжений (зона II).

Напряжения на контуре выработки в зависимости от свойств пород и величины нагрузки могут быть положительными, отрицательными или =0.

По мере удаления в глубь массива тангенциальное напряжение увеличивается, что свидетельствует об увеличении несущей способности пород.

На границе зон упругих и пластических деформаций напряжение достигает максимальной величины и далее снижается до первоначальной “ Н”, на этом расстоянии влияние выработки прекращается.

Радиальное напряжение изменяется от ‘0” на контуре выработки до “ Н”

В реальных условиях нагрузка на крепь выработок зависит от свойств и строения пород, их нарушенности и неоднородности, характера взаимодеиствия крепи с массивом и могут иметь различные конфигурации.

                                      

 

Деформации контура выработки в пластичных породах развиваются постепенно. На практике конвергенцию (сближение) бортов выработок обычно замеряют непосредственно в контурах условиях, так как расчетные методы не всегда дают надежные результаты.

 


Дата: 2019-02-25, просмотров: 216.