2_2022_s_9

Название статьи О МОДЕЛИРОВАНИИ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ПОДКРЕПЛЕННЫХ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД В ОКРЕСТНОСТИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Авторы

М.А. ЖУРАВКОВ, д-р физ.-мат. наук, проф., заведующий кафедрой теоретической и прикладной механики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

С.Н. ЛОПАТИН, ассистент кафедры теоретической и прикладной механики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

К.А. РИПКА, стажер младшего научного сотрудника научно-исследовательской лаборатории прикладной механики, Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь, Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
В рубрике ГЕОМЕХАНИКА
Год 2022
Номер журнала 2(59)
Страницы 67–76
Тип статьи Научная статья
Индекс УДК 539.3; 622.281.74+51-74
Идентификатор DOI https://doi.org/10.46864/1995-0470-2022-2-59-67-76
Аннотация В работе предлагается алгоритм численного моделирования механического поведения подкрепленных анкерной крепью массивов горных пород в окрестности подземных сооружений. Алгоритм основан на вычислении эффективных свойств пачки горных пород, скрепленных анкерной крепью, путем проведения серии специальных численных экспериментов. На основании результатов данных экспериментов определяются значения поправочных коэффициентов, характеризующих отличия в геомеханическом поведении закрепленных и незакрепленных массивов пород. Такой подход позволяет впоследствии достоверно определять напряженно-деформированное состояние сложных пространственных подземных сооружений без прямого учета элементов анкерной крепи. Применение предложенного подхода проиллюстрировано решением прикладной задачи об оценке прочности геотехнической системы «подземные аппаратные камеры — вмещающий массив калийных пород». Результаты, изложенные в работе, имеют широкий спектр практических приложений, поскольку позволяют значительно упростить и ускорить процесс расчета прочности и устойчивости подкрепленных анкерной крепью подземных сооружений, а также повысить точность получаемых решений.
Ключевые слова анкерная крепь, пространственные подземные сооружения, подкрепленный массив горных пород, метод конечных элементов, эффективные механические свойства
  Полный текст статьи Вам доступен
Список цитируемой литературы
  1. Журавков, М.А. Математическое моделирование деформационных процессов в твердых деформируемых средах (на примере задач механики горных пород и массивов) / М.А. Журавков. — Минск: БГУ, 2002. — 456 с.
  2. Механика образования форм разрушения образцов горных пород при их сжатии / Л.М. Васильев [и др.]; под ред. Л.М. Васильева. — Днiпро: ИМА-пресс, 2018. — 176 с.
  3. Норель, Б.К. Энергетические и временные критерии характеристики предельного состояния горных пород / Б.К. Норель, Ю.В. Петров, Н.С. Селютина. — СПб.: СПбГУ, 2018. — 132 с.
  4. Koniezky, H. Failure criteria for rocks – an introduction / H. Koniezky, M.A. Ismael. — Friberg: Geotechnical Institute TU Bergakademie Freiberg, 2017. — 20 p.
  5. Revuzhenko, A.F. Rock failure criteria based on new stress tensor invariants / A.F. Revuzhenko // Journal of mining science. — 2014. — Vol. 50, iss. 3. — Pp. 437–442. — DOI: https://doi.org/10.1134/S1062739114030053.
  6. Chheng, C. Underground excavation behaviour in Bangkok using three-dimensional finite element method. / C. Chheng, S. Likitlersuang // Computers and geotechnics. — 2018. — Vol. 95. — Pp. 68–81. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.compgeo.2017.09.016.
  7. Chermahini, A.G. Numerical finite element analysis of underground tunnel crossing an active reverse fault: a case study on the Sabzkouh segmental tunnel / A.G. Chermahini, H. Tahghighi // Geomechanics and geoengineering. — 2019. — Vol. 14, iss. 3. — Pp. 155–166. — DOI: https://doi.org/10.1080/17486025.2019.1573323.
  8. Liu, J. Validation and application of three-dimensional discontinuous deformation analysis with tetrahedron finite element meshed block / J. Liu, Z. Nan, P. Yi // Acta mechanica sinica. — 2012. — Vol. 28, iss. 6. — Pp. 1602–1616. — DOI: https://doi.org/10.1007/s10409-012-0153-0.
  9. Wu, Z. Investigation of the characteristics of rock fracture process zone using coupled FEM/DEM method / Z. Wu, L. Ma, L. Fan / Engineering fracture mechanics. — 2018. — Vol. 200. — Pp. 355–374. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2018.08.015.
  10. Modeling rock failure using the numerical manifold method followed by the discontinuous deformation analysis / Y.-J. Ning [et al.] // Acta mechanica sinica. — 2012. — Vol. 28, iss. 3. — Pp. 760–773. — DOI: https://doi.org/10.1007/s10409-012-0055-1.
  11. Инструкция по охране и креплению горных выработок на Старобинском месторождении: утв. ОАО «Беларуськалий» 17.04.18: по состоянию на 31 янв. 2022 г. — Солигорск: СИПР, 2018. — 206 с.
  12. 2D numerical simulation on excavation damaged zone induced by dynamic stress redistribution / W.C. Zhu [et al.] // Tunnelling and underground space technology. — 2014. — Vol. 43, iss. 4. — Pp. 315–326. — DOI: https://doi.org/10.1016/j.tust.2014.05.023.
  13. Gao, F. Numerical simulation of squeezing failure in a coal mine roadway due to mining-induced stresses / F. Gao, D. Stead, H. Kang // Rock mechanics and rock engineering. — 2015. — Vol. 48. — Pp. 1635–1645. — DOI: https://doi.org/10.1007/s00603-014-0653-2.
  14. Демин, В.Ф. Аналитическое моделирование геомеханических процессов в приконтурном массиве горных выработок / В.Ф. Демин, Н.А. Немова, Т.В. Демина // Журнал СФУ. Серия: техника и технологии. — 2015. — Т. 8, № 1. — С. 74–97.
  15. Демин, В.Ф. Установление области применения анкерной крепи в горных работах / В.Ф. Демин, М.М. Баймульдин, Т.В. Демина // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2013. — № 12. — С. 10–17.
  16. Захаров, В.Н. Численное моделирование анкерного крепления контура выработки при реологическом деформировании пород / В.Н. Захаров, В.А. Трофимов, Ю.А. Филиппов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 6. — С. 6–17. — DOI: https://doi.org/10.15372/FTPRPI20210601.
  17. Журавков, М.А. Геомеханика глубоких подземных сооружений / М.А. Журавков, С.Н. Лопатин // Нефтехимия–2021: материалы IV Международного научно-технического форума по химическим технологиям и нефтегазопереработке, Минск, 22–24 ноября 2021 г. / БГТУ. — Минск, 2021. — С. 280–283.
  18. Zhuravkov, M.A. Durability analysis of underground structures based on various creep models of the enclosing salt rock massif / M.A. Zhuravkov, S.S. Hvesenya, S.N. Lapatsin // E3S Web of Conferences. — 2020. — Vol. 201. — DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101007.
  19. Mehranpour, M.H. Comparison of six major intact rock failure criteria using a particle flow approach under true-triaxial stress condition / M.H. Mehranpour, P.H.S.W. Kulatilake // Geomechanics and geophysics for geo-energy and geo-resources. — 2016. — Vol. 2, iss. 4. — Pp. 203–229. — DOI: https://doi.org/10.1007/s40948-016-0030-6.
  20. Gao, H. Discussion on strength criteria / H. Gao, Y.R. Zheng // Materials research innovations. — 2011. — Vol. 15, iss sup1. — Pp. 504–507. — DOI: https://doi.org/10.1179/143307511X12858957676191.