Оценка коэффициента жесткости трещин по результатам лабораторных испытаний образцов уртита Хибинского массива
С.В. Дмитриев, Н.Н. Кузнецов
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №2/ 2026 стр. 200-205
Резюме: Представлены результаты экспериментальных исследований нормальной и тангенциальной жесткости искусственных трещин в образцах керна, отобранных с месторождений Хибинского массива. В ходе испытаний, выполненных с использованием автоматизированного комплекса «АСИС» по методике постоянной нормальной нагрузки, выявлены закономерности изменения жесткости трещин в зависимости от уровня нагрузки и геометрии образцов. Установлено, что с ростом нормального давления происходит перераспределение механических характеристик контакта, что связано с изменением шероховатости и частичным разрушением берегов трещины. Наиболее устойчивые и представительные данные получены на начальных этапах нагружения. Определены усреднённые значения жесткости, которые могут служить основой для численного моделирования трещиноватых массивов, в том числе при использовании метода конечных элементов. Результаты имеют прикладное и фундаментальное значение для оценки устойчивости горных пород и прогнозирования их поведения в условиях разработки месторождений.
Ключевые слова: нормальная жесткость, тангенциальная жесткость, лабораторные испытания, коэффициент жесткости, трещина, образец
Благодарности: Авторы выражают благодарность ведущему инженеру лаборатории инструментальных исследований состояния горных пород Арктической зоны РФ А.К. Паку за проведение лабораторных испытаний.
Для цитирования: Дмитриев С.В., Кузнецов Н.Н. Оценка коэффициента жесткости трещин по результатам лабораторных испытаний образцов уртита Хибинского массива. Горная промышленность. 2026;(2):200–205. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2026-2-200-205
Информация о статье
Поступила в редакцию: 19.12.2025
Поступила после рецензирования: 09.02.2026
Принята к публикации: 17.02.2026
Информация об авторах
Дмитриев Сергей Владимирович – кандидат технических наук, научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-0422-5699; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Кузнецов Николай Николаевич – кандидат технических наук, заведующий научно-исследовательским сектором (лабораторией), ведущий научный сотрудник, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, Апатиты, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-0624-4351; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Список литературы
1. Козырев А.А., Семенова И.Э., Шестов А.А., Веттегрень В.И., Куксенко B.C., Томилин Н.Г., Крючков М.А. Трехмерное моделирование геомеханического состояния массива горных пород как основа прогноза удароопасности на рудниках ОАО «Апатит». В кн.: Геодинамика и напряженное состояние недр Земли: сб. материалов науч. конф., г. Новосибирск, 2–5 окт. 2007 г. Новосибирск: СО РАН; 2008. С. 272–278.
2. Козырев А.А., Панин В.И., Семенова И.Э. Управление геодинамическими рисками на Хибинских апатитовых рудниках. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2010;(12):347–359.
3. Cundall P.A., Hart R.D. Numerical modelling of discontinua. Engineering Computations. 1992;9(2):101–113. https://doi.org/10.1108/eb023851
4. Wriggers P. Computational Contact Mechanics. 2nd ed. Berlin; Heidelberg: Springer; 2006. 518 p. https://doi.org/10.1007/978-3-540-32609-0
5. Goodman R.E., Taylor R.L., Brekke T.L. A model for the mechanics of jointed rock. Journal of the Soil Mechanics and Foundation Division Proceedings of the American Society of Civil Engineers. 1968;94(3):637–660. https://doi.org/10.1061/JSFEAQ.0001133
6. Латышев О.Г., Казак О.О. Влияние нарушенности горных пород на их свойства и состояние. Известия Уральского государственного горного университета. 2017;(4):62–65. Режим доступа: https://iuggu.ru/index.php?id=785:12-4-17 (дата обращения: 12.10.2025).
7. Barton N., Choubey V. The shear strength of rock joints in theory and practice. Rock Mechanics. 1977;10(1-2):1–54. https://doi.org/10.1007/BF01261801
8. Семенова И.Э., Дмитриев С.В., Кузнецов Н.Н. Исследование напряженно-деформированного состояния в окрестности горной выработки, пересеченной трещиной, в условиях тектонического сжатия. Горный журнал. 2024;(11):31–35. https://doi.org/10.17580/gzh.2024.11.05
9. Cao P., Deng H., Chen Y., Fu N. The shear characteristic and failure mechanism study of infilled rock joints with constant normal load. Journal of Vibroengineering. 2019;21(4):940–951. https://doi.org/10.21595/jve.2018.20055
10. Cao P., Deng H., Chen Y., Fu N. The shear characteristic and failure mechanism study of infilled rock joints with constant normal load. Journal of Vibroengineering. 2019;21(4):940–951. https://doi.org/10.21595/jve.2018.20055
11. Shahverdiloo M.R., Zare S. Studying the normal stress influential factor on rock joint stiffness using CNL direct shear test. Arabian Journal of Geosciences. 2021;14(20):2082. https://doi.org/10.1007/s12517-021-08449-6
12. Костюченко В.Н., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В. Деформационные характеристики межблоковых промежутков различного масштаба. Физическая мезомеханика. 2002;5(5):23–42.
13. Конюхов Д.С. Изучение механических свойств крупных трещин методом математического моделирования [автореф. дис. ... канд. техн. наук]. М.; 2000. 20 с.
14. Юфин С.А., Ламонина Е.В. Анализ напряженно-деформированного состояния трещиноватых скальных пород с использованием численных методов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008;(10):268–277. Режим доступа: https://giab-online.ru/files/Data/2008/10/6_YUfin4.pdf (дата обращения: 12.10.2025).
15. Семенова И.Э., Дмитриев С.В., Шестов А.А. FEM Contact Solver: Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. RU 2023681528. Опубл. 16.10.2023.
16. Дмитриев С.В. Моделирование напряженно-деформированного состояния массивов горных пород с учетом неоднородностей. Проблемы недропользования. 2017;(1):132–137. https://doi.org/10.18454/2313-1586.2017.01.132
