Сборник научных трудов ДонГТУ

Статья

Наименование Слоистость и анизотропия прочности горных пород
Авторы Литвинский Г. Г., д.т.н., проф.
Раздел Горные науки
Год 2015 Выпуск 45 Страницы 5 - 12
УДК 531;550.8;624.1
Аннотация Рассмотрена проблема учета слоистости и анизотропии прочности скальных массивов и горных пород. Показаны пути определения диаграммы прочности горных пород при одноосном сжатии и растяжении. Изучены вопросы паспорта прочности слоистой породы. Предложен алгоритм построения эпюры прочности на породном контуре горной выработки произвольной формы с учетом слоистости горных пород.
Реферат Цель. Состоит в изучении влияния слоистости горных пород на прочностные их показатели для оценки устойчивости горных выработок при их проектировании и эксплуатации, особенно в сложных горно-геологических условиях больших глубин разработки.
Методика. На основе анализа основных типов слоистости и поверхностных ослаблений в осадочных горных породах сформулирована модель учета влияния слоистости и поверхностных неоднородностей на прочностных свойства типичных горных пород. Используя диаграмму О. Мора, построены полярные и декартовые диаграммы изменения прочности слоистых пород в зависимости от угла поворота главных площадок напряжений относительно слоистости. Показаны приемы графического учета слоистости при построении паспортов прочности горных пород с учетом базовых положений аналитической теории прочности. Предложены приемы построения эпюр прочности горных пород при их сжатии и растяжении на контуре горной выработки произвольной формы, пройденной в слоистых породах.
Результаты. Выполненные исследования позволяют решить ряд важных методических и научных задач, возникающих при проектировании и эксплуатации горных выработок в слоистых породах: установлены характерные для осадочных горных пород особенности слоистости и появления поверхностей ослабления на контактах между пластами и прослойками, предложена модель построения диаграммы прочности слоистых пород в декартовых и полярных координатах при одноосных сжатии и растяжении. Эти подходы были распространены на оценку влияния слоистости на анизотропию прочности горных пород при произвольной объемном напряженном состоянии скального массива в виде паспортов прочности на диаграмме О. Мора. В итоге раскрыта важная роль слоистости пород на их прочность в зависимости от ориентации их поверхностей ослабления.
Научная новизна. Впервые получены диаграммы О. Мора с паспортами прочности слоистых горных пород при произвольном их объемном напряженном состоянии и с учетом базовых положений аналитической теории прочности. Даны научные основы построения эпюр прочности породного контура горных выработок произвольной формы, пройденных в неоднородных слоистых породах или в породах с прочностной анизотропией.
Практическая значимость. Проведенные исследования позволяют горному инженеру в проектных и производственных организациях: 1) определять деформационно-прочностные параметры слоистых горных пород; 2) использовать диаграмму паспортов прочности для оценки и учета влияния слоистости и поверхностей ослаблений, снизить трудоемкость испытаний слоистых пород; 3) с помощью предложенной методики учитывать влияние на прочность пород произвольных систем трещин в скальных массивах; 4) строить эпюру прочности породного контура вокруг выработки произвольной формы; 5) повысить надежность и эффективность проектирования подземного строительства.
Ключевые слова горная порода, скальный массив, анизотропия прочности, полярная диаграмма прочности, паспорт прочности, породный контур, эпюра прочности.
Полный текст