Создание трехмерной геомеханической модели для оценки устойчивости породного массива
Д.Ж. Акматов1,2, Р.В. Шевчук1,2, Е.А. Тухель2, В.В. Николайчук2, Р.Р. Галиева2
1 Геофизический центр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация
2 Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», г. Москва, Российская Федерация
Горная Промышленность №1 / 2024 стр. 145-148
Резюме: В современных исследованиях распространено использование трехмерных геомеханических моделей для оценки устойчивости горных пород. Создание трехмерной геомеханической модели представляет собой ключевой этап в исследованиях напряженно-деформированного состояния горных пород. В статье представлен теоретический обзор расчета напряженно-деформированного состояния горных пород. Основная цель работы заключается в создании геомеханической численной модели, направленной на описание напряженно-деформированного состояния горных пород. В ходе моделирования напряженно-деформированного состояния определяется распределение компонент тензора напряжений для различных направлений силового воздействия и других граничных условий с целью определения пределов их изменений. Моделирование напряженно-деформированного состояния в трехмерной постановке осуществляется с использованием метода конечных элементов в программном комплексе COMSOL Multiphysics, что является широко распространенным подходом среди исследователей.
Ключевые слова: геомеханическое моделирование, трехмерная модель, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, прочность горных пород, устойчивость массива
Благодарности: Работа выполнена в рамках государственного задания Геофизического центра Российской академии наук, утвержденного Минобрнауки России.
Для цитирования: Акматов Д.Ж., Шевчук Р.В., Тухель Е.А., Николайчук В.В., Галиева Р.Р. Создание трехмерной геомеханической модели для оценки устойчивости породного массива. Горная промышленность. 2024;(1):145–148. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-1-145-148
Информация о статье
Поступила в редакцию: 29.11.2023
Поступила после рецензирования: 26.12.2023
Принята к публикации: 10.01.2024
Информация об авторах
Акматов Дастан Женишбекович – младший научный сотрудник, Геофизический центр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; аспирант кафедры геологии и маркшейдерского дела, Горный институт НИТУ МИСИС, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Шевчук Роман Васильевич – младший научный сотрудник, Геофизический центр Российской академии наук, г. Москва, Российская Федерация; аспирант кафедры геологии и маркшейдерского дела, Горный институт НИТУ МИСИС, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Тухель Екатерина Андреевна – кандидат технических наук, доцент кафедры геологии и маркшейдерского дела, Горный институт НИТУ МИСИС, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Николайчук Виктор Вадимович – аспирант кафедры геологии и маркшейдерского дела, Горный институт НИТУ МИСИС, г. Москва, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Галиева Рита Ришатовна – аспирант кафедры энергоэффективных и ресурсосберегающих промышленных технологий, Институт технологий НИТУ МИСИС г. Москва, Российская Федерация; e- mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Ляпин И.Н., Королев Д.О., Коровин И.Ю., Корнев А.Ю., Коваль М.Е., Попов А.А. Опыт применения геомеханического моделирования на этапе проектирования скважин. Нефть. Газ. Новации. 2019;(10):17–20.
2. Павлов В.А., Поляков Д.А., Субботин М.Д., Меликов Р.Ф., Павлюков Н.А., Поспелова Т.А. К вопросу импортозамещения в геомеханическом моделировании. Технологии нефти и газа. 2019;(2):3–9.
3. Хлопцова М.В. Задачи геомеханического моделирования при разработке месторождений и эксплуатаций. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2017;(4):107–116. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2017/4/107_116_4_2017.pdf (дата обращения: 09.01.2024).
4. Гвишиани А.Д., Кафтан В.И., Красноперов Р.И., Татаринов В.Н. Геоинформатика и системный анализ в геофизике и геодинамике. Физика Земли. 2019;(1):42–60. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019142-60
5. Гвишиани А.Д., Татаринов В.Н., Кафтан В.И., Лосев И.О., Маневич А.И. ГИС-ориентированная база данных для системного анализа и прогноза геодинамической устойчивости Нижне-Канского массива. Исследования Земли из космоса. 2021;(1):53– 66. https://doi.org/10.31857/S020596142101005X
6. Морозов В.Н., Маневич А. И., Татаринов В.Н. Моделирование напряженно-деформированного состояния и геодинамическое районирование в сейсмически активных районах. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(8):123– 132. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-8-0-123-132
7. Manevich A.I., Kolikov K.S., Egorova E.A., Geoecological aspects of stress-strain state modeling results of Leninsky coal deposit (Kuzbass, Russia). Russian Journal of Earth Science. 2019;(19):ES4002. https://doi.org/10.2205/2019ES000663
8. Коваленко А.А., Захаров Н.Е., Пул Е.К., Золотин В.Г. Геомеханические аспекты разработки кимберлитового месторождения трубки «Интернациональная». Горный журнал. 2019;(2):27–31. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.02.05
9. Морозов В.Н., Татаринов В.Н., Колесников И.Ю., Маневич А.И. Моделирование напряженно-деформированного состояния эпицентральной зоны сильного землетрясения в Иране (26 декабря 2003 г. Mw = 6.6). Физика Земли. 2018;(4):68–78. https://doi.org/10.1134/S0002333718040087
10. Акматов Д.Ж., Евлоев Х.Ю., Меллер А.Д., Манукян Т.А., Чадин В.Н. Методика численного моделирования полей напряжений в районе размещения угольных шахт. Горная промышленность. 2023;(1):39–44. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-1-39-44
11. Акматов Д.Ж., Кулешов А.М., Чадин В.Н. Богачук А.Г., Колесников К.А. Анализ напряженно-деформированного состояния моделей разрывных нарушений. Горная промышленность. 2023;(5):119–123. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-5-119-123
12. Акматов Д.Ж., Маневич А.И., Татаринов В.Н., Шевчук Р.В., Морозов О.А. Трёхмерная структурно-тектоническая модель участка «Енисейский» (Нижнеканский массив). Горный журнал. 2023;(1):69–74. https://doi.org/10.17580/gzh.2023.01.11
13. Manevich A.I., Tatarinov V.N., Kolikov K.S. Detection of crustal deformation anomalies with regard to spatial scale effect. Eurasian Mining. 2019;(2):19–22. https://doi.org/10.17580/em.2019.02.04
14. Тарасов Б.Г. Веерный механизм динамических трещин сдвига как источник парадоксов прочности и хрупкости горных пород. Горный журнал. 2020;(1):18–23. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.03
15. Бирючев И.В., Макаров А.Б., Усов А.А. Геомеханическая модель рудника. Часть 1. Создание. Горный журнал. 2020;(1):42–48. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.01.08
16. Съедина С.А., Балтиева А.А., Шамганова Л.С. Разработка 3D геомеханических моделей для подземных рудников и карьеров. Проблемы недропользования. 2018;(1):60–65. https://doi.org/10.25635/2313-1586.2018.01.060
