Введение к работе
"-5i!"
-тдел | ссертацийі
ость проблемы. Разрушение горных пород как при их добыче,
так и при горных работах ввиду их высокой прочности в основном
производится с помощью взрывов. Это является основанием для
объединения исследования действия взрыва и разрушения горных
пород. Использование взрывов в уникальных' условиях при больших
масштабах, таких как сооружение плотин, требует предсказания их
действия с все возрастающей точностью как по объему выброшенной
породы, так и по сейсмическому действию. Поэтому наряду с
экспериментальными исследованиями возрастает роль и теоретических
результатов, которые позволяют предсказывать действие взрыва в
условиях, когда эксперимент осложнен большим масштабом явления. В
подземных условиях разрушение- горных пород может происходить и
без взрыва, под действием горного давления около глубоко
"расположенных выработок, а также при больших размерах сооружений,
таких как залы для подземных, электростанций. Примером
крупномасштабных катастрофических природных явлений с разрушением
являются внезапные обрушения склонов и, конечно, землетрясения.
Актуальность .выбранной, темы определяется и тем, что в
настоящее время нет общепринятой модели разрушения горных пород,
как нет и удовлетворительного объяснения отмеченных явлений. Оно
может быть получено с помощью математического моделирования, для
которого необходтмо проводить численные расчеты. Этим вопросам
и посвящена диссертация.
Целью работы является математическое моделирование разрушения горных пород и проведение численных, исследований по отысканию новых качественных закономерностей как при воздействии взрывов на твердую среду, так и при 'разрушении в подземных условиях . от гравитационных и тектонических напряжений.
Научная новизна работы - состоит - в , описаний явления постопеїшого сдвигового разрушения горных пород и форглулирове ЭТОЙ модели в математическом виде, удобном для численного интегрирования, в получеиш ноеых результатов на основе' -этой
модели, в том числе опроделениэ областей с разной величиной разрушения в одномерных статических и динамических задачах, а также получение локализации зоны сдвиговых деформации в двумерной динамической задаче об обрушении склона. Получены новые численные решения задач о подземных взрывах и обнаружены области их подобия. Результаты большого числа вариантов численных расчетов представлены в видо простых формул.
Практическая значимость работы определяется возможностью использования ее результатов в конкретных геомеханических явлеігаях. Математическая формулировка модели постепенного сдвигового разрушеїшя горных пород может быть использована при проведении численных расчетов в качестве одной из достаточно совершенных моделей разрушения горных пород. Ряд полученных результатов имеет важный качественный характер. Так, результаты одномерных расчетов показывают принципиальное значение учета неполного разрушения среды для оценки устойчивости подземных сооружении. Результаты расчетов обрушения склона, в которых наблюдалась локализация разрушеїшя, то есть образовашія трєщшшого разрушеїшя из первоначального объемного, показывают направление для принципиально нового метода расчетов устойчивости склонов с учетом динамических явлений.
Следует также отметить предложенную систематизацию численных расчетов большого числа вариантов камуфлетных взрывов и взрывов на выброс в виде простых степенных формул, что позвляот пользоваться результатами сложных расчетов без проведения дополнительных численных вычислений. Формулы справедливы в широком диапазоне изменения параметров взрыва и среды, и могут играть роль справочного материала. Таким же образом можно использовать и предложенные формулы для показателя выброса при расчетах взрывов на выброс.
Апробация работы. Основные результаты и положения опубликованы в 22 работах. Они доложены и обсуждены:
1 - на семинаре но физике взрыва(руководитель В.Н.Родионов) в
Институте горного дела им. Скочинского в 1980 г.
2 - на конференции в г. Загорске (руководитель Б.В.Замишляев) в
/
3 - на семинаре по динамике сплошной срода в Институте проблем
механики АН в 1983 г.
4 - на объединенном семинаре математиков и механиков в Институте
физики земли АН в 1982 г .
-
- на семинарах в Споцсекторо ИФЗ АН СССР в 1976 - 1990 гг.
-
- на заседании Научно-технического Совета Спецсектора ИФЗ в
198Ь г.
7 - на конференции по геофизике в г. Боржоми в 1983 г.
8 - на заседании Ученого совета по использованию взрывов в
народном хозяйстве в ИФЗ п 1985 г.
9 - на Всесоюзной конкуренции по механике горних пород в г.
Тбилиси в 1985 г.
10 - на конференции по механике горних пород в г. Новосибирске в
1985 г.
11 - на Европейском коллоквиуме по реологии в Г.Бухаресте в 1985г.
12 - на конференции по механике очага землетрясения в г.
Звенигороде в 1985 г.
-
- на VI Всесоюзном съезде по механике в г. Ташкенте в 1986 г.
-
- на конференции в Институте химической фихики АН в 1987 г.
-
- на IX Всесоюзной конференции по механике горних пород в г.
Фрунзе в 1989 г. ifi - на семинаре под руководством Е.И.Шемякина и С.А.Христиановича в 198У г.
17 - на симпнаро Института горного дела в г. Новосибирске в 1989г.
18 - на конференции "Математическое моделирование стихийных
явлений природы" в г. Душанбе в 1990 г.
19 - на конференции в г. Челябинске в 1990 г.
Личное участие автора. Основные научные полокония, анализ и обобщение результатов, рекомендации являются итогом исследований выполненных лично автором. Численные решения получены лично или под непосредственным руководством автора диссертации с соавторами, указанными в соотьетитвуицих статьях, которым автор признателен за сотрудничество, в особенности Б.М.Просвирниной и Д.А.Судакову, с которыми выполнено по нескольку работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из аннотации, введения, трех глав, заключения, списка цитированной литературы. Общий объем составляет 28Б страниц, включает в себя 221 страницу машинописного текста, 60 рисунков, список литературы 229 наименований.