Ключевые слова

2411-3336

2541-9404

Записки Горного института

Journal of Mining Institute

Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ

Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University

10.31897/PMI.2022.87

pmi-15905

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15905

Металлургия и обогащение

Metallurgy and concentration

Evaluation of deformation characteristics of brittle rocks beyond the limit of strength in the mode of uniaxial servohydraulic loading

Оценка деформационных характеристик хрупких горных пород за пределом прочности в режиме одноосного сервогидравлического нагружения

Gospodarikov

Alexander P.

Господариков

А. П.

Gospodarikov

Alexander P.

kafmatem@spmi.ru

0000-0003-1018-6841

Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia)

Trofimov

Andrey V.

Трофимов

А. В.

Trofimov

Andrey V.

TrofimovAV@nornik.ru

0000-0001-7557-9801

ООО «Институт Гипроникель» (Россия) OOO Gipronikel Institute (Russia)

Kirkin

Alexander P.

Киркин

А. П.

Kirkin

Alexander P.

s195056@stud.spmi.ru

0000-0002-4830-8042

Санкт-Петербургский горный университет (Россия) Saint Petersburg Mining University (Russia)

03 11 2022

2022

256 539 548 20 06 2022 07 10 2022 03 11 2022

2022

А. П. Господариков, А. В. Трофимов, А. П. Киркин

Alexander P. Gospodarikov, Andrey V. Trofimov, Alexander P. Kirkin

Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0)

This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0)

https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15905

Одним из самых надежных методов оценки физико-механических свойств горных пород в результате их разрушения являются лабораторные испытания с применением жестких или сервоприводных испытательных прессов. Они позволяют получить достоверную информацию об изменении этих свойств за пределом прочности на сжатие. Представлены результаты проведенных лабораторных испытаний образцов богатой сульфидной руды, позволившие получить графики их запредельного деформирования. Испытаны как монолитные образцы, так и образцы с концентраторами напряжений в виде отверстий круглого сечения диаметром 3, 5 и 10 мм. Выявлено, что в процессе разрушения образцов модули упругости и деформации уменьшаются в 1,5-2 раза, а в зоне остаточной прочности – в 5-7 раз.

One of the most reliable methods for assessing the physical and mechanical properties of rocks as a result of their destruction are laboratory tests using hard or servo-driven test presses. They allow to obtain reliable information about changes in these properties beyond the limit of compressive strength. The results of laboratory tests of rich sulfide ore samples are presented, which made it possible to obtain graphs of their extreme deformation. Both monolithic samples and samples with stress concentrators in the form of circular holes with a diameter of 3, 5 and 10 mm were tested. It was revealed that during the destruction of the samples, the modules of elasticity and deformation decrease by 1.5-2 times, and in the zone of residual strength – by 5-7 times.

Ключевые слова физико-механические свойства лабораторные испытания запредельное деформирование сервогидравлические испытательные прессы поперечные деформации модуль упругости модуль деформации

Keywords physical and mechanical properties laboratory tests extreme deformation servohydraulic test presses lateral deformations modulus of elasticity modulus of deformation

Рыбак Я., Хайрутдинов М.М., Кузиев Д.А. и др. Прогнозирование геомеханического состояния массива при отработке соляных месторождений с закладкой // Записки Горного института. 2022. Т. 253. С. 61-70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2

Rybak J., Khayrutdinov M.M., Kuziev D.A. et al. Prediction of the geomechanical state of the rock mass when mining salt deposits with stowing. Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 253, p. 61-70. DOI: 10.31897/PMI.2022.2

HongpuKang, PengfeiJiang, YongzhengWu, FuqiangGao. A combined «ground support-rock modification-destressing» strategy for 1000-m deep roadways in extreme squeezing ground condition // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 142. № 104746. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104746

Hongpu Kang, Pengfei Jiang, Yongzheng Wu, Fuqiang Gao. A combined “ground support-rock modification-destressing” strategy for 1000-m deep roadways in extreme squeezing ground condition. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2021. Vol. 142. N 104746. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2021.104746

Jian Zhou, Chao Chen, Kun Du et al. A new hybrid model of information entropy and unascertained measurement with different membership functions for evaluating destressability in burst-prone underground mines // Engineering with Computers. 2020. Vol. 38. P. 381-399. DOI:10.1007/s00366-020-01151-3

Jian Zhou, Chao Chen, Kun Du et al. A new hybrid model of information entropy and unascertained measurement with different membership functions for evaluating destressability in burst-prone underground mines. Engineering with Computers. 2020. Vol. 38, p. 381-399. DOI: 10.1007/s00366-020-01151-3

Рассказов И.Ю., Саксин Б.Г., Усиков В.И., Потапчук М.И. Геодинамическое состояние массива пород Николаевского полиметаллического месторождения и особенности проявления удароопасности при его освоении // Горный журнал. 2016. № 12. С. 23-25. DOI: 10.17580/gzh.2016.12.03

Rasskazov I.Yu, Saksin B.G., Usikov V.I., Potapchuk M.I. Rock mass geodynamics and mining-induced rockbursting at Nikolaev complex deposit. Gornyi zhurnal. 2016. N 12, p. 23-25 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2016.12.03

Тюпин В.Н. Оценка критической глубины месторождений по условию ударопасности // Записки Горного института. 2019. Т. 236. С. 167-171. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.167

Tyupin V.N. Estimation of Critical Depth of Deposits by Rock Bump Hazard Condition. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 236, p. 167-171. DOI: 10.31897/PMI.2019.2.167

Сидоров Д.В., Потапчук М.И., Сидляр А.В., Курсакин Г.А. Оценка удароопаснсти при освоении глубоких горизонтов Николаевского месторождения // Записки Горного института. 2019. Т. 238. С. 392-398. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.392

Sidorov D.V., Potapchuk M.I., Sidlyar A.V., Kursakin G.A. Assessment of Rock-Burst Hazard in Deep Layer Mining at Nikolayevskoye Field. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 238, p. 392-398. DOI: 10.31897/PMI.2019.4.392

Плешко М.С., Давыдов А.А., Сильченко Ю.А., Каледин О.С. Эффективные решения по креплению сверхглубокого ствола СКС-1 рудника «Скалистый» в сложных геомехани-ческих условиях // Горный журнал. 2020. № 6. С. 57-62. DOI: 10.17580/gzh.2020.06.08

Pleshko M.S., Davydov A.A., Silchenko Yu.A., Kaledin O.S. Effective lining solutions for super-deep shaft SKS-1 in Skalisty mine in difficult geomechanical conditions. Gornyi zhurnal. 2020. N 6, p. 57-62 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2020.06.08

Сергунин М.П., Алборов А.Э., Андреев А.А., Буслова М.А. Оценка напряжений впереди фронта очистных работ при увеличении ширины зоны разгрузки в условиях Октябрьского и Талнахского месторождений // Горный журнал. 2020. № 6. С. 38-41. DOI: 10.17580/gzh.2020.06.06

Sergunin M.P., Alborov A.E., Andreev A.A., Buslova M.A. Stress assessment ahead of stoping front with widening stress relief zone – A case study of the Oktyabrsky and Talnakh deposits. Gornyi zhurnal. 2020. N 6, p. 38-41 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2020.06.06

Баландин В.В., Леонов В.Л., Куранов А.Д., Багаутдинов И.И. Опыт применения обобщенного критерия Хука – Брауна к определению типов и параметров крепей в условиях Октябрьского месторождения медно-никелевых руд // Горный журнал. 2019. № 11. С. 14-18. DOI: 10.17580/gzh.2019.11.01

Balandin V.V., Leonov V.L., Kuranov A.D., Bagautdinov I.I. Application of generalized Hoek–Brown criterion to selection and design of mine support systems for the Oktyabrsky copper–nickel deposit: Case study. Gornyi zhurnal. 2019. N 11, p. 14-18 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2019.11.01

Konicek P., Schreiber. Rockburst prevention via distress blasting of competent roof rocks in hard coal longwall mining // Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018. Vol. 118. P. 235-242. DOI: 10.1759/2411-9717/2018/v118n3a6

Konicek P., Schreiber. Rockburst prevention via distress blasting of competent roof rocks in hard coal longwall mining. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2018. Vol. 118, p. 235-242. DOI: 10.1759/2411-9717/2018/v118n3a6

Vennes I., Mitri H., Chinnasane D.R., Yao M. Effect of Stress Anisotropy on the Efficiency of Large-Scale Destress Blasting // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021. Vol. 54. P. 31-46. DOI: 10.1007/s00603-020-02252-7

Vennes I., Mitri H., Chinnasane D.R., Yao M. Effect of Stress Anisotropy on the Efficiency of Large-Scale Destress Blasting. Rock Mechanics and Rock Engineering. 2021. Vol. 54, p. 31-46. DOI: 10.1007/s00603-020-02252-7

Saadatmand Hashemi A., Katsabanis P. Tunnel face preconditioning using destress blast-ingblasting in deep underground excavations // Tunnelling and Underground Space Technology. 2021. Vol. 117. № 104126. DOI: 10.106/j.tust.2021.104126

Saadatmand Hashemi A., Katsabanis P. Tunnel face preconditioning using destress blast-ingblasting in deep underground excavations. Tunnelling and Underground Space Technology. 2021. Vol. 117. N 104126. DOI: 10.106/j.tust.2021.104126

Карпов Г.Н., Ковальский Е.Р., Смычник А.Д. Определение параметров разгрузки массива горных пород на концевых участках демонтажной камеры // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2019. № 8. С. 95-107. DOI: 10.25018/0236-14932019-08-0-95-107

Karpov G. N., Kovalski E. R., Smychnik A. D. Determination of rock destressing parameters at the ends of disassembling room. Mining informational and analytical bulletin. 2019. N 8, p. 95-107 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2019-08-0-95-107

Сидляр А.В., Потапчук М.И., Терешкин А.А. Геомеханическое обоснование мер безопасности при разработке Николаевского полиметаллического месторождения, опасного по горным ударам // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017. № 7. С. 184-194. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-184-194

Sidlyar A.V., Potapchuk M.I., Tereshkin A.A. Geomechanical Confirmation of Safe Mining at Nikolaevskoye Polymetallic Deposit, Which Is Rock Bursts Dangerous. Mining informational and analytical bulletin. 2017. N 7, p. 184-194 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2017-7-0-184-194

Hoek E., Brown E.T. The Hoek-Brown failure criterion and GSI – 2018 edition // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001

Hoek E., Brown E.T. The Hoek-Brown failure criterion and GSI – 2018 edition. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3, p. 445-463. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.001

Winn K. Multi-approach Geological Strength Index (GSI) Determination for Stratified Sedimentary Rock Masses in Singapore // Geotechnical and Geological Engineering. 2020. Vol. 38. P. 2351-2358. DOI: 10.1007/s10706-019-01149-9

Winn K. Multi-approach Geological Strength Index (GSI) Determination for Stratified Sedimentary Rock Masses in Singapore. Geotechnical and Geological Engineering. 2020. Vol. 38, p. 2351-2358. DOI: 10.1007/s10706-019-01149-9

Hoek E., Diedrierichs M.S. Empirical estimation of rock mass modulus // International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2006. Vol. 43. Iss. 2. P. 203-215. DOI:10.1016/j.ijrmms.2005.06.005

Hoek E., Diedrierichs M.S. Empirical estimation of rock mass modulus. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. 2006. Vol. 43. Iss. 2, p. 203-215. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2005.06.005

Николенко П.В., Шкуратник В.Л., Чепур М.Д. Использование нагрева для повышения чувствительности ультразвукового метода контроля напряжений в породном массиве // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 11. С. 159-168. DOI:10.25018/0236_1493_2021_11_0_159

Nikolenko P.V., Shkuratnik V. L., Chepur M. D. Sensitization of ultrasonic stress control in rock mass by heating. Mining informational and analytical bulletin. 2021. N 11, p. 159-168 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_159

Раджаоалисон Х. Злотковский А., Рамболаманана Ж. Определение механических свойств песчаника неразрушающим методом // Записки Горного института. 2020. Т. 241. С. 113-117. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.113

Rajaoalison H., Zlotkowski A., Rambolamanana G. Mechanical Properties of Sandstone using non-Destructive Method. Journal of Mining Institute. 2020. Vol. 241, p. 113-117. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.113

Протосеня А.Г., Иовлев Г.А. Прогноз пространственного напряженно-деформированного состояния физически нелинейного грунтового массива в призабойной зоне тоннеля // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 5. С. 128-139. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-0-128-139

Protosenya A.G., Iovlev G.A. Prediction of Spatial Stress-Strain Behavior of Physically Nonlinear Soil Mass in Tunnel Face Area. Mining informational and analytical bulletin. 2020. N 5, p. 128-139. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-5-0-128-139

Protosenya A.G., Verbilo P.E. Analysis of the jointed rock mass mechanical characteristics anisotropy under conditions of apatite-nepheline mineral deposits // Topical Issues of Rational Use of Natural Resources: Proceedings of the XV International Forum-Contest of Students and Young Researchers under the auspices of UNESCO, 13-17 May 2019, St. Petersburg, Russia. Saint Petersburg Mining University, 2019. P. 187-197.

Protosenya A.G., Verbilo P.E. Analysis of the jointed rock mass mechanical characteristics anisotropy under conditions of apatite-nepheline mineral deposits. Topical Issues of Rational Use of Natural Resources: Proceedings of the XV International Forum-Contest of Students and Young Researchers under the auspices of UNESCO, 13-17 May 2019, St. Petersburg, Russia. Saint Petersburg Mining University, 2019, p. 187-197.

АушевЕ.В., ЧереповскийА.А., ЛысенкоМ.В. идр. Геомеханическая оценка горнотехнической ситуации при формировании демонтажной камеры и производстве демонтажных работ // Уголь. 2019. № 11 (1124). С. 20-26. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-11-20-26

Aushev E.V., Cherepovskiy A.A., Lysenko M.V., Pozolotin A.S. Geomechanical evaluation of the mining situation in the formation of the dismantling chamber and the production of dismantling. Ugol. 2019. N 11 (1124), p. 20-26. DOI: 10.18796/0041-5790-2019-11-20-26

Peiqi Xi, Yuming Huo, Defu Zhu et al. Development and application of triangulation joint network based on an FEM program (RS2) // Journal of Geophysics and Engineering. 2022. Vol. 19. Iss. 2. P. 245-254. DOI: 10.1093/jge/gxac013

Peiqi Xi, Yuming Huo, Defu Zhu et al. Development and application of triangulation joint network based on an FEM program (RS2). Journal of Geophysics and Engineering. 2022. Vol. 19. Iss. 2, p. 245-254. DOI: 10.1093/jge/gxac013

Dang V.K., Do N.A., Dinh V.D. Estimating the radial displacement on the tunnel boundary by rock mass classification systems // International Journal of GEOMATE. 2022. Vol. 22. № 9. P. 9-15. DOI: 10.21660/2022.92.19

Dang V.K., Do N.A., Dinh V.D. Estimating the radial displacement on the tunnel boundary by rock mass classification systems. International Journal of GEOMATE. 2022. Vol. 22. N 9, p. 9-15. DOI: 10.21660/2022.92.19

Zareifard M.R. A new semi-numerical method for elastoplastic analysis of a circular tunnel excavated in a Hoek – Brown strain-softening rock mass considering the blast-induced damaged zone // Сomputers and Geotechnics. 2020. Vol. 122. № 103476. DOI: 0.1016/j.compgeo.2020.103476

Zareifard M.R. A new semi-numerical method for elastoplastic analysis of a circular tunnel excavated in a Hoek – Brown strain-softening rock mass considering the blast-induced damaged zone. Сomputers and Geotechnics. 2020. Vol. 122. N 103476. DOI: 0.1016/j.compgeo.2020.103476

Jinwang Li, Caihua Shen, Xiufeng He et al. Numerical solution for circular tunnel excavated in strain-softening rock masses considering damaged zone // Scientific Reports. 2022. Vol. 12. № 4465. DOI: 10.1038/s41598-022-08531-3

Jinwang Li, Caihua Shen, Xiufeng He et al. Numerical solution for circular tunnel excavated in strain-softening rock masses considering damaged zone. Scientific Reports. 2022. Vol. 12. N 4465. DOI: 10.1038/s41598-022-08531-3

Bertuzzi R. Revisiting rock classification to estimate rock mass properties // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3. P. 494-510. DOI:10.1016/j.jrmge.2018.08.011

Bertuzzi R. Revisiting rock classification to estimate rock mass properties. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2019. Vol. 11. Iss. 3, p. 494-510. DOI: 10.1016/j.jrmge.2018.08.011

Ставрогин А.Н., Тарасов Б.Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. СПб: Наука, 2001. 342 с.

Stavrogin A.N., Tarasov B.G. Experimental physics and mechanics of rocks. St. Petersburg: Nauka, 2001, p. 342 (in Russian).

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

Stavrogin A.N., Protosenya A.G. Mechanics of deformation and destruction of rocks. Moscow: Nedra, 1992, p. 224 (in Russian).

Eberhardt E. The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006 // Commission on Testing Methods, International Society for Rock Mechanics. 2009. 628 p.

Eberhardt E. The complete ISRM suggested methods for rock characterization, testing and monitoring: 1974-2006. Commission on Testing Methods, International Society for Rock Mechanics. 2009, p. 628.

Козырев А.А., Кузнецов Н.Н., Федотова Ю.В., Шоков А.Н. Определение степени удароопасности скальных горных пород по результатам испытаний при одноосном сжатии // Известия вузов. Горный журнал. 2019. № 6. С. 41-50. DOI:10.21440/0536-1028-2019-6-41-50

Kozyrev A.A., Kuznetsov N.N., Fedotova I.V., Shokov A.N. The Determination of Rockburst Hazard Degree of Hard Rocks by the Test Results under Uniaxial Compression. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Gornyi zhurnal. 2019. N 6, p. 41-50 (in Russian). DOI: 10.21440/0536-1028-2019-6-41-50

Айнбиндер И.И., Овчаренко О.В. Исследования потенциальной удароопасности массива горных пород на проектируемых глубинах отработки месторождения «Валунистое» // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6. С. 35-45. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_35

Aynbinder I.I., Ovcharenko O.V. Potential rockburst hazard research at the project mining depth at the Valunistoe deposit. Mining informational and analytical bulletin. 2022. N 6, p. 35-45 (in Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2022_6_0_35

Бирючев И.В., Макаров А.Б., Усов А.А. Геомеханическая модель. Часть 2. Использование // Горный журнал. 2020. № 2. С. 35-44. DOI: 10.17580/gzh.2020.02.04

Biryuchev I.V., Makarov A.B., Usov A.A. Geomechanical model of underground mine. Part II. Application. Gornyi zhurnal. 2020. N 2, p. 35-44 (in Russian). DOI: 10.17580/gzh.2020.02.04

Павлович А.А., Коршунов В.А., Бажуков А.А., Мельников Н.Я. Оценка прочности массива горных пород при разработке месторождений открытым способом // Записки Горного института. 2019. Т. 239. С. 502-509. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.502

Pavlovich A.A., Korshunov V.A., Bazhukov A.A., Melnikov N.Y. Estimation of Rock Mass Strength in Open-Pit Mining. Journal of Mining Institute. 2019. Vol. 239, p. 502-509. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.502

Zavacky M., Stefanak J. Strains of rock during uniaxial compression test // The Civil Engineering Journal. 2019. Vol. 3. № 32. P. 398-403.

Zavacky M., Stefanak J. Strains of rock during uniaxial compression test. The Civil Engineering Journal. 2019. Vol. 3. N 32, p. 398-403.

Tao Qin, Hongru Sun, Heng Liu et al. Experimental Study on Mechanical and Acoustic Emission Char-acteristics of Rock Samples under Different Stress Paths // Shock and Vibration. 2018. Vol. 2018. № 4813724. DOI: 10.1155/2018/4813724

Tao Qin, Hongru Sun, Heng Liu et al. Experimental Study on Mechanical and Acoustic Emission Char-acteristics of Rock Samples under Different Stress Paths. Shock and Vibration. 2018. Vol. 2018. N 4813724. DOI: 10.1155/2018/4813724