Изучение прочности на сжатие трещиноватого горного массива

А. Г. Протосеня, П. Э. Вербило

Аннотация


Рассмотрен метод прогноза прочностных характеристик и их масштабного эффекта в трещиноватом горном массиве с помощью численного моделирования методом конечных элементов в программном комплексе ABAQUS. Показаны преимущества такого подхода для решения поставленной задачи по определению механических характеристик трещиноватого горного массива, основные этапы создания численной геомеханической модели горного массива и проведения численного эксперимента. Приведены зависимости напряжений от деформаций при нагружении численной модели, угла наклона основной системы трещиноватости от величины прочности на одноосное и двухосное сжатия, размера рассматриваемого образца трещиноватого горного массива от величины прочности на двухосное сжатие применительно к условиям месторождения апатит-нефелиновых руд Плато Расвумчорр ОАО «Апатит» в Кировском районе Мурманской области.

Проведено численное моделирование испытаний блоков горной породы по контакту на сдвиг на основе реального эксперимента с использованием нелинейного критерия прочности по контакту взаимодействия между блоками горной породы Бартона – Бандиса. Выполнено сопоставление результатов численного эксперимента с данными натурных и лабораторных исследований. Полученные результаты расчетов показывают их качественное совпадение с результатами проведенных лабораторных экспериментов по испытанию трещиноватого горного массива.


Ключевые слова


трещиноватый горный массив; метод конечных элементов; анизотропия прочности; масштабный эффект; трещиноватость

Полный текст:

PDF PDF (English)

Литература


Зерцалов М.Г. Механика грунтов. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. 364 с.

Ставрогин А.Н. Механика деформирования и разрушения горных пород / А.Н.Ставрогин, А.Г.Протосеня. М.: Недра, 1992. 224 с.

Barton N. Shear strength criteria for rock, rock joints, rockfill and rock masses: Problems and some solutions // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013. Vol. 5. N 4. P. 249-261.

Barton N. The shear strength of rock joints in theory and practice / Barton N., Choubey V. // Rock Mech Rock Eng. 1977. Vol. 10. N 1. P. 1–54.

Jaeger J.C. Fundamentals of rock mechanics: 4th edition / J.C.Jaeger, N.G.W.Cook, R.W.Zimmerman. Oxford: Blackwell Publishing, 2007. 488 p.

Jing L. Stress and scale-dependency of the hydro- mechanical properties of fractured rock / L.Jing, K.B.Min, А.Baghbanan // Rock mechanics: new research. New York: Nova Scince Publishers, 2009. P. 109-165.

Khani A. Effects of fracture geometry and stress on the strength of a fractured rock mass / A.Khani, A.Baghbanan, S.Norouzi, H. Hashemolhosseini // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2013. Vol. 60. P. 345-352.

Kulatilake H. Effect of finite size joints on the deformability of jointed rock at the two dimensional level / H.Kulatilake, O.Stephansson // Can Geo tech J. 1994. Vol. 31. P. 364-74.

Tianhong Yang. Anisotropic characteristics of jointed rock mass: A case study at Shirengou iron ore mine in China / Tianhong Yang, Peitao Wang, Tao Xu, Qinglei Yu, Penghai Zhang, Wenhao Shi, Gaojian Hu // Tunneling and Underground Space Technology. 2015. Vol. 48. P. 129-139.

Wittke Walter. Rock Mechanics Based on and Anisotropic Jointed Rock Model (AJRM). Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn, 2014. 900 p.

Yang Jian Ping. Numerical determination of strength and deformability of fractured rock mass by FEM modeling / Yang Jian Ping, Chen Wei Zhong, Yang Dian Sen, Yuan Jing Qiang // Computers and Geotechnics. 2015. Vol. 64. P. 20 31.

Yang Xuxu. Numerical simulation of a jointed rock block mechanical behavior adjacent to an underground excavation and comparison with physical model test results / Xuxu Yang, P.H.S.W.Kulatilake, Hongwen Jing, Shengqi Yang // Tunneling and Underground Space Technology. 2015. Vol. 50. P. 129-142.




DOI: http://dx.doi.org/10.18454/pmi.2017.1.51

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.