| ||||
 | ||||
- 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
|
| |
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: 362.
