Исследование влияния размеров включений на прочность смерзшихся образцов горных пород на срез

Для условий разработки месторождений зоны многолетней мерзлоты характерна отрицательная температура горных пород, предопределяющая их повышенную прочность и необходимость применения буровзрывного рыхления для их предварительного разрушения. Известно, что после взрыва мерзлая порода повторно смерзается и негативно влияет на работу выемочного оборудования вплоть до вынужденной остановки. Поэтому достоверная оценка прочностных характеристик смерзшихся вскрышных горных пород очень важна для правильного выбора экскаватора и прогноза эффективности и режима его работы в данных условиях. В статье представлены результаты лабораторных исследований прочности смерзшихся образцов горных пород на срез в зависимости от размера включений в естественном и уплотненном нагрузкой 1,6 и 3,1 МПа при максимальных и минимальных значениях влажности и температуры. В результате проведенных исследований на образцах, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, установлено, что размер включений в образцах нарушенной структуры при минимальных значениях влажности и температуры не имеет существенного влияния на прочностные характеристики. Отмечено, что взорванный массив многолетнемерзлых пород в условиях повторного смерзания является сложной средой, которая обладает свойствами как нарушенного, так и однородного массива горных пород.

Максимов М. С., Панишев С. В., Алькова Е. Л. Исследование влияния размеров включений на прочность смерзшихся образцов горных пород на срез // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. № 12—1. — С. 139—147. DOI: 10.2501 8/0236_1493_2021_121_0_139.

Максимов М. С.¹ — м.н.с., mexes_07@mail.ru;
Панишев С. В.¹ — канд. техн. наук, в.н.с., bsdpsv@mail.ru;
Алькова Е. Л.¹ — канд. техн. наук, с.н.с., nelealc12@rambler.ru;
¹ Институт горного дела Севера им. Н. В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук — обособленное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального исследовательского центра «Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», 677980, г. Якутск, пр. Ленина, 43

Максимов М. С. е-mail: mexes_07@mail.ru

1. Колечкина А. Ю., Захаров А.В Планирование эксперимента по определению зависимости прочностных характеристик песчаных грунтов от температуры // Химия. Экология. Урбанистика. — 2017 — Т.2017. — С. 257—260.

2. De Zhanga, Enlong Liua, Xingyan Liua, Ge Zhanga, Bingtang Songa. A new strength criterion for frozen soils considering the influence of temperature and coarse-grained contents. Cold Regions Science and Technology, 2017, № 143, pp. 1–12.

3. Шабаев С. Н. Влияние крупности частиц одноразмерной сыпучей зернистой среды на прочностные характеристики. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова.– 2020. — Т.18. — № 2. — С. 62—70.

4. Anvari S. M., Shooshpasha I., Kutanaei S. S. Effect of granulated rubber on shear strength of fine-grained sand. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 2017, volume 9, issue 5, pp. 936—944.

5. Yang Yugui, GaoFeng, Lai Yuanming, Cheng Hongmei. Experimental and theoretical investigations on the mechanical behavior of frozen silt. Cold Regions Science and Technology, 2016, № 130, pp. 59—65.

6. Алимсеитов Д. Н. Изучение прочностных характеристик крупнообломочного грунта и модели крупнообломочного грунта / Алимсеитов Д. Н., Горбачев А. Г., Рыспаев Б. С., Сагыбекова А. О. // Проблемы науки. — 2018. — № 12 (36). — С. 34—37.

7. Шипарев Р. Г., Стоянович Г. М. Повышение прочностных характеристик суглинистого грунта криотропным гелеобразованием // Научно-техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке.– 2017. — Т.2. — С. 42—46.

8. Низаметдинов Ф. К. Натурные методы исследования прочностных свойств горных пород и породных контактов / Низаметдинов Ф. К. Нагибин А. А. Левашов В. В. [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых — 2016. — № 2. — С. 26—33.

9. Петров Д. Н., Петров А. Н. Характер влияния формы частиц заполнителя на прочность льдопородной закладки // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). — 2013. — № 8. — С. 379—383.

10. Quanqi Zhu, Diyuan Li, Zhenyu Han, Xibing Li, Zilong Zhou Mechanical properties and fracture evolution of sandstone specimens containing different inclusions under uniaxial compression. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2019, № 115, pp. 33—47.

11. Могилевцева Д. И. Влияние формы, количества, состава и пространственного расположения включений на прочностные и деформационные характеристики геокомпозита // Геоэкология. Инженерная геология, гидрогеология, геокриология. — 2012. — № 4. — С. 371—375.

12. Кульжигитов Р. К., Козионов В. А. Влияние включений дресвы на прочность глинистых грунтов при одноплоскостном сдвиге // Наука и техника Казахстана. — 2007. — № 3. — С. 57—63.

13. Алькова Е. Л. Экспериментальные исследования прочности на срез мерзлых горных пород на образцах большого размера / Алькова Е. Л., Панишев С. В., Максимов М. С., Козлов Д. С. // Успехи современного естествознания — 2016. — №8 — С. 145—149.

14. Максимов М. С., Козлов Д. С. Подготовка образцов смерзшихся горных пород для испытаний прочности на срез. // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. — 2019. — Т. 6, № 3. — С. 297—300. — DOI: 10.15372/FPVGN2019060350.

15. Панишев С. В. Исследование прочностных характеристик мерзлых образцов однородной и нарушенной структуры / Панишев С. В., Максимов М. С., Алькова Е. Л. // Успехи современного естествознания. — 2018. — № 11—2. — С. 383—388.