Теоретическая оценка влияния глинистых прослоев на несущую способность образцов соляных пород
Численное моделирование изменения механических свойств образца соляной породы при различной влажности глинистого слоя. Осуществление многовариантного математического моделирования напряженно-деформированного состояния обобщенного камерного блока.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 24.04.2019 |
| Размер файла | 84,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ГЛИНИСТЫХ ПРОСЛОЕВ НА НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ОБРАЗЦОВ СОЛЯНЫХ ПОРОД
С.Ю. ЛОБАНОВ
Наличие глинистых прослоев снижает несущую способность междукамерных целиков. Учет их влияния при расчетах степени нагружения целиков регламентируется «Указаниями по защите рудников от затопления…» [1]. При этом основным параметром, определяющим снижение несущей способности целиков, является относительная суммарная мощность глинистых прослоев. Вместе с тем, на прочность целиков значительное влияние оказывает положение глинистого прослоя по их высоте. соляной порода глинистый механический
В этой связи целью настоящей работы является математическое моделирование влияния глинистых прослоев на несущую способность междукамерных целиков, отражающее их реальное строение.
Исследования включают два последовательных этапа:
- численное моделирование изменения механических свойств образца соляной породы при различной влажности глинистого слоя,
- многовариантное математическое моделирование напряженно-дефор-мированного состояния обобщенного камерного блока.
В целях параметрического обеспечения геомеханической модели выполнены экспериментальные испытания образцов на одноосное сжатие при различной их влажности (6%, 12%), так как для большинства осадочных пород характерным является существенная зависимость механических свойств от степени их увлажнения.
Анализ геологического строения соляной толщи показал, что мощность глинистых прослоев, содержащихся непосредственно в слоях продуктивных пластов, значительно меньше прослоев, залегающих в кровле. Кроме того, ранее выполненные исследования показали доминирующее влияние глинистого прослоя, расположенного в торце образца на его прочность. В этой связи в качестве физической модели междукамерного целика принимался составной образец кубической формы с размерами 60х60х60 мм, в торцевой части которого находится глинистый прослой. Толщина глинистого прослоя в физической модели изменялась от 1 до 17мм.
Для параметрического обеспечения геомеханической оценки влияния глинистых прослоев на несущую способность междукамерных целиков выполнялось математическое моделирование напряженно-деформированного состояния составных образцов, испытанных в лабораторных условиях. Схема расчета представлена на рис.1.
Рис. 1 Расчетная схема
Граничные условия имели следующий вид:
Математическое моделирование напряженно-деформированного состояния слоистого образца осуществлялось методом конечных элементов [2].
Решение проводилось в упругой и упруго-пластической постановках. При этом, упруго-пластическая модель Друкера-Прагера [3] описывала деформирование только глинистого слоя. Критерием перехода глины в пластическое состояние являлось превышение предельного значения максимальных касательных напряжений:
, (1)
где инварианты тензора напряжений, - угол внутреннего трения, C - величина когезии (сцепления). Сцепление и угол трения находятся по формулам [4]:
(2)
(3)
где - предел прочности на сжатие, - предел прочности на растяжение.
Изменение прочности образца вследствие наличия глинистого прослоя при экспериментальных и теоретических исследованиях оценивалось из отношения:
(4)
где - пределы прочности на сжатие образцов с глинистым прослоем и без. Следуя работе [5] легко показать:
(5)
где - максимальные касательные напряжения образцов с глинистым прослоем и без.
Результаты математического моделирования изменения несущей способности соляного образца в зависимости от толщины глинистого прослоя и его влажности представлены на рис. 2. Здесь приведены данные экспериментальных исследований. Как видно, при нормальной влажности глины (6%) результаты испытаний хорошо описываются упругой моделью (рис.2, а). Отличия при толщине глины 13мм и 17мм могут быть обусловлены не представительностью экспериментальной выборки. Для образца с повышенной влажностью глины предпочтительно использовать упруго-пластическую модель (рис.2, б).
Рис. 2 Зависимость изменения прочности соляного образца от мощности и влажности глинистого прослоя: а) влажность глины 6 %, б) влажность глины 12%
Полученные количественные и качественные оценки представляют исходную информацию для многовариантного математического моделирования напряженно-деформированного состояния обобщенного камерного блока.
Список литературы
1. Указания по защите рудников от затопления и охране подрабатываемых объектов в условиях Верхнекамского месторождения калийных солей: технолог. регламент / ВНИИГ. СПб., 2008. 88 c.
2. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / О. Зенкевич. М.: Мир, 1975.
3. Друккер Д. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование / Друккер Д., Прагер В. // Механика. Определяющие законы механики грунтов. М., 1975. С. 166-177.
4. Пинежанинов Ф. Осреднение свойств в конечном элементе [Электронный ресурс]. Режим доступа: (www.exponenta.ru/soft/Mathemat/pinega).
5. Барях А.А. К расчету устойчивости целиков при камерной системе разработки / А.А. Барях, Н.А. Самоделкина // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2007. № 1. С. 11-20.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Особенности оценки напряженно–деформированного состояния массива в многолетних мерзлых породах в зависимости от теплового режима выработки. Оценка видов действующих деформаций. Расчет распределения полных напряжений в массиве пород вокруг выработки.
контрольная работа [47,6 K], добавлен 14.12.2010Характеристика основных условий образования глинистых горных пород. Особенности их классификации: элювиальные и водно-осадочные генетические группы глин. Анализ химического, минерального состава, структуры, текстуры и общих свойств глинистых горных пород.
курсовая работа [35,7 K], добавлен 29.09.2010Методы контроля напряженно-деформированного состояния технологических трубопроводов нефтеперекачивающей станции. Организация систем диагностического мониторинга на объектах нефтегазового комплекса. Способы оценки состояния технологических трубопроводов.
отчет по практике [956,8 K], добавлен 19.03.2015Образование магматических, осадочных и метаморфических горных пород. Основные виды горных пород и их классификация по группам. Отличие горной породы от минерала. Процесс образования глинистых пород. Породы химического происхождения. Порода горного шпата.
презентация [1,2 M], добавлен 10.12.2011Определение размеров поперечного сечения выработки. Расчет физико-механических свойств пород. Оценка напряженного состояния пород, расчет устойчивости и выбор крепи. Погрузка породы и маневрово-транспортные операции. Режим работы рудника и рабочих.
реферат [202,2 K], добавлен 18.09.2014Оценка инженерно-геологических условий строительной площадки. Расчет физико-механических свойств грунтов. Определение показателей текучести слоя, коэффициента пористости и водонасыщенности, модуля деформации. Разновидности глинистых грунтов и песка.
контрольная работа [223,4 K], добавлен 13.05.2015Анализ строения и состава глинистых пород. Описание присущих им физических свойств и проблем при бурении. Показатели оценки ингибирующей способности бурового раствора. Принципы его подбора. Характеристика устройств, предназначенных для его приготовления.
контрольная работа [277,6 K], добавлен 02.02.2016Типы трещин, понятия о трещиноватости и её видах. Ее значение в горном деле и геологии. Инженерно-геологические условия Нойон-Тологойского месторождения полиметаллических руд. Влияние трещиноватости на изменение физико-механических свойств горных пород.
курсовая работа [899,3 K], добавлен 15.01.2011Геолого-гидрогеологические характеристики калийных месторождений. Типовые задачи управления сдвижением горных пород при подземной разработке. Расчет параметров, характеризующих изменение напряженно-деформированного состояния подрабатываемого массива.
курсовая работа [642,8 K], добавлен 22.08.2012Определение основных параметров упруго-пластичного состояния породного массива вокруг горизонтальной выработки. Испытание образцов горных пород на одноосное сжатие, статистическая обработка результатов. Оценка возможности пучения породы подошвы.
контрольная работа [555,6 K], добавлен 29.11.2012Принципы классификации обломочных пород, основные представители осадочных пород. Характеристика свойств грубообломочных пород. Глыбовые, галечные и щебеночные, гравийные и дресвяные породы, специфика классификации песчаных отложений, минеральный состав.
реферат [15,9 K], добавлен 24.08.2015Хорошо и плохо проницаемые породы. Определение проницаемости на основании закона Дарси. Типичный график изменения относительных фазовых проницаемостей. Автоматическая установка для измерения относительной фазовой проницаемости образцов горных пород.
презентация [479,9 K], добавлен 26.01.2015Группы горных пород литосферы по структуре слагающего вещества. Алгоритмы второго порядка определения для обломочных, глинистых, кристаллических и аморфных пород. История разработки классификаций горных пород. Пример общей генетической классификации.
монография [315,4 K], добавлен 14.04.2010Геолого-литологический разрез исследуемого участка. Гранулометрический состав грунтов первого водоносного слоя. Измерение влажности и индекса текучести у пылевато-глинистых грунтов. Анализ химического состава подземных вод из артезианской скважины.
курсовая работа [532,5 K], добавлен 10.06.2014Геологическая характеристика и анализ состава минералов Верхнекамского месторождения калийных солей. Определение соотношения чисел минералов разных химических элементов. Описание минералов-микропримесей нерастворимого остатка соляных пород месторождения.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 27.06.2015Определение механических характеристик горной породы по табличным данным испытания стандартных образцов в условиях сжатия с боковым поджатием. Построение диаграммы пределов упругости и пределов прочности. Проверка существования единой кривой деформации.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.01.2014Способы определения плотности горных пород. Механические свойства, твердость и абразивность. Основные характеристики магнитных и акустических свойств горной породы. Характеристика электромагнитных свойств, их роль в разведке полезных ископаемых.
контрольная работа [101,4 K], добавлен 14.06.2016Построение полной диаграммы деформации при объемном напряжение сжатия для образца породы с упругими свойствами. Определение участков лавинного развития трещин. Слоистые горные породы, их геомеханический состав. Объемный и поверхностный масштабные эффекты.
контрольная работа [522,1 K], добавлен 26.06.2012Определение основных балансовых запасов месторождения. Порядок расчета физико-механических свойств горных пород и горно-технологических параметров. Вычисление напряжений и построение паспорта прочности. Расчет и анализ горного давления вокруг выработки.
курсовая работа [282,6 K], добавлен 08.01.2013Подготовка данных для математического моделирования. Представление данных в виде трехмерных объемных (ЗД) сеток. Основные этапы построения геологической модели месторождения. Накопление, систематизация, обработка и передача геологической информации.
презентация [1,6 M], добавлен 17.07.2014
