Методика и результаты испытаний на трехосное сжатие физических моделей «каркасных» и «сотовых» горных конструкций

Изменение напряженно-деформированного состояния и формирования вторичного поля напряжений в окружающем подземные горные выработки массиве связано с генезисом, прочностными и упругими характеристиками горных пород, последовательностью технологических операций по выемке руд и пород и изменением величины действующих напряжений. В статье представлены результаты экспериментальных исследований деформационных процессов моделируемых «каркасных» и «сотовых» горнотехнических конструкций с использованием адаптированной новой разработанной экспериментальной методики по моделированию изменения их напряженно-деформированного состояния при трехосном сжатии. На созданном экспериментальном стенде были испытаны кубические модели из силикатного материала линейным размером 200 мм, подвергающиеся механическому воздействию трехосного сжатия с различными величинами главных напряжений, значения которых приближены к реальным натурным условиям. Использовались встроенные датчики акустической эмиссии, которые были установлены на поверхности образца породы и внутри моделируемых выработок в целях регистрации акустических сигналов, производимых при деформировании моделей. Результаты эксперимента позволили на основании физического моделирования при постепенном монотонном нагружении конструкций и быстром снятии нагрузки обеспечить изменение напряженно-деформированного состояния и определить области повреждений и деформаций в режиме реального времени.

Ключевые слова: трехосное сжатие, горное давление, модельные материалы, физическое моделирование, «каркасные» и «сотовые» горные конструкции.
Как процитировать:

Высотин Н. Г., Хажыылай Ч. В., Косырева М. А., Шерматова С. С. Методика и результаты испытаний на трехосное сжатие физических моделей «каркасных» и «сотовых» горных конструкций // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 11. – С. 19–27. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_19.

Благодарности:

Работа выполнена при финансовой поддержке Pоссийского научного фонда (проект № 19-17-00034).

Номер: 11
Год: 2021
Номера страниц: 19-27
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.831; 622,2; 622.235
DOI: 10.25018/0236_1493_2021_11_0_19
Дата поступления: 06.09.2021
Дата получения рецензии: 10.09.2021
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 10.10.2021
Информация об авторах:

Высотин Николай Геннадьевич1 — старший преподаватель, e-mail: kalgani@yandex.ru,
Хажыылай Чодураа Владимировна1 — аспирант, e-mail: chod.872198@mail.ru,
Косырева Марина Александровна1 — аспирант, e-mail: marinkosyreva@gmail.com,
Шерматова Сайера Сидиковна1 — аспирант, e-mail: s_shermatova@inbox.ru,
1 ГИ НИТУ «МИСиС».

 

Контактное лицо:

Высотин Н.Г., e-mail: kalgani@yandex.ru.

Список литературы:

1. Sidorov D., Ponomarenko T. Reduction of the ore losses emerging within the deep mining of bauxite deposits at the mines of OJSC «Sevuralboksitruda» // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019, vol. 302, article 012051. DOI: 10.1088/17551315/302/1/012051.

2. Еременко А. А., Конурин А. И., Штирц В. А., Приб В. В. Выявление зон повышенного горного давления на удароопасном железорудном месторождении // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 78—81.

3. Рыбин В. В., Константинов К. Н., Каган М. М., Панасенко И. Г. Принципы организации комплексной системы мониторинга устойчивости объектов горнодобывающего предприятия // Горный журнал. — 2020. — № 1. — С. 53—57.

4. Еременко В. А., Аксенов З. В., Пуль Э. К., Захаров Н. Е. Исследование структуры вторичного поля напряжений призабойной части подготовительных выработок при проходке выбросоопасных пластов с использованием программы Map3D // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 5. — С. 91—104. DOI: 10.25018/02361493-2020-5-0-91-104.

5. Tiwari R. P., Rao K. S. Physical modeling of a rock mass under true triaxial stress state // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2004, vol. 41, pp. 396—401.

6. Глушихин Ф. П., Кузнецов Г. Н., Шклярский М. Ф. Моделирование в геомеханике. М.: Недра, 1991. — 240 с.

7. Arora K., Gutierrez M., Hedayat A. New physical model to study tunnels in squeezing clay-rich rock // Geotechnical Testing Journal. 2021, vol. 44, no. 6, article 20200081.

8. Arora K., Gutierrez M., Hedayat A. Physical modeling of lined tunnel in squeezing ground conditions / Geo-Congress 2020: Engineering, Monitoring and Management of Geotechnical Infrastructure. Minneapolis, 2020, pp. 335—344.

9. Трубецкой К. Н., Мясков А. В., Галченко Ю. П., Еременко В. А. Обоснование и создание конвергентных горных технологий подземной разработки мощных месторождений твердых полезных ископаемых // Горный журнал. — 2019. — № 5. — С. 6—13.

10. Galchenko Yu. P., Eremenko V. A., Kosyreva M. A., Vysotin N. G. Features of secondary stress field formation under anthropogenic change in subsoil during underground mineral mining // Eurasian Mining. 2020, no. 1, pp. 9—13. DOI: 10.17580/em.2020.01.02.

11. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Косырева М. А. Оценка влияния геометрических параметров традиционно применяемых и природоподобных систем подземной разработки рудных месторождений на исходное поле напряжений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 3. — С. 98—109.

12. Jiang Q., Feng X., Song L., Gong Y., Zheg H., Cui J. Modeling rockspecimens through 3D printing: Tentative experiments and prospects // Acta Mechanica Sinica. 2015, vol. 32, no. 1, pp. 524—535.

13. Kong L., Ostadhassan M., Li C., and Tamimi N. Rock physics and geomechanics of 3D printed rocks / ARMA 51st U.S. Rock Mechanics, Geomechanics Symposium. San Francisco, California, USA, 2017.

14. Gell E. M., Walley S. M., Braithwaite C. H. Review of the validity of the use of artificial specimens for characterizing the mechanical properties of rocks // Rock Mechanics and Rock Engineering. 2019, vol. 52, no. 9.

15. Еременко В. А., Галченко Ю. П., Высотин Н. Г., Лейзер В. И., Косырева М. А. Прочностные, деформационные и акустические характеристики физических моделей каркасных и сотовых горных конструкций // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 6. — С. 93—104.

16. Галченко Ю. П., Лейзер В. И., Высотин Н. Г., Якушева Е. Д. Обоснование методики лабораторных исследований вторичного поля напряжений при создании и применении конвергентной горной технологии подземной разработки каменной соли // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2019. — № 11. — С. 35—47. DOI: 10.25018/02361493-2019-11-0-35-47.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.