Выявление особенностей распределения напряженно-деформированного состояния массива при вариации контактной жесткости разлома
Дмитриев С.В., Семенова И.Э.
Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация
Горная Промышленность №1S / 2023 стр. 110-115
Резюме: Для увеличения адекватности результатов моделирования напряженно-деформированного состояния массивов горных пород требуется учет не только прочностных характеристик вмещающего массива, но и сдвиговой составляющей. Сдвиг по структурным неоднородностям в нарушенном массиве представляет собой относительные смещения разномодульных блоков друг относительно друга. В рамках конечно-элементного анализа геологических структур возможно применение особых контактных элементов, позволяющих учитывать прочностные параметры интерфейса между блоками. Основной задачей представленных исследований являлась оценка изменений параметров поля напряжений участка массива горных пород как во вмещающем массиве, так и в разломной структуре при внедрении контактных элементов в плоскости данной структурной неоднородности. С использованием созданной модели участка месторождения в окрестности разломной структуры проведен ряд численных экспериментов, позволяющих оценить эффект введения контактных элементов на границе структурной неоднородности при варьировании значений нормальной и тангенциальной жесткости. На основании результатов данной работы можно выделить те классы моделей, в которых внедрение контактных элементов по поверхности контакта разлома на конкретном масштабном уровне даёт ощутимый эффект, и отсечь те случаи, когда вполне достаточно будет воспользоваться эквивалентным замещающим материалом разлома.
Ключевые слова: численное моделирование, напряженно-деформированное состояние, неоднородность, метод конечных элементов, контактный элемент, разломная структура
Для цитирования: Дмитриев С.В., Семенова И.Э. Выявление особенностей распределения напряженно-деформированного состояния массива при вариации контактной жесткости разлома. Горная промышленность. 2023;(S1):110–115. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-S1-110-115
Информация о статье
Поступила в редакцию: 23.02.2023
Поступила после рецензирования: 15.03.2023
Принята к публикации: 21.03.2023
Информация об авторах
Дмитриев Сергей Владимирович – научный сотрудник лаборатории прогноза удароопасности рудных месторождений, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Семенова Инна Эриковна – кандидат технических наук, зав. лабораторией прогноза удароопасности рудных месторождений, Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук, г. Апатиты, Российская Федерация; 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. Трехмерное моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород как основа прогноза удароопасности на рудниках ОАО «Апатит». В кн.: Геодинамика и напряженное состояние недр земли: сб. науч. тр. Новосибирск: ИГД СО РАН; 2008. С. 272–278.
2. Козырев А.А., Семенова И.Э., Шестов А.А. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород как основа прогноза удароопасности на разных этапах освоения месторождений. В кн.: Мельников Н.Н. (ред.) Компьютерные технологии при проектировании и планировании горных работ: труды Всерос. науч. конф. с междунар. участием, г. Апатиты, 23–26 сент. 2008 г. СПб.: Реноме; 2009. С. 251–256.
3. 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
4. Семенова И.Э., Дмитриев С.В., Шестов А.А. Численное моделирование неоднородностей в трехмерной постановке метода конечных элементов. Горный журнал. 2020;(12):35–39. https://doi.org/10.17580/gzh.2020.12.07
5. Barton N. Rock Quality, Seismic Velocity, Attenuation and Anisotropy. London, UK: CRC Press; 2006. https://doi.org/10.1201/9780203964453
6. Shen B., Barton N. Rock fracturing mechanisms around underground openings. Geomechanics and Engineering. 2018;16(1):35–47. https://doi.org/10.12989/GAE.2018.16.1.035
7. Костюченко В.Н., Кочарян Г.Г., Павлов Д.В. Деформационные характеристики межблоковых промежутков различного масштаба. Физическая мезомеханика. 2002;5(5):23–42. https://doi.org/10.24411/1683-805X-2002-00034
8. Кочарян Г.Г. Геомеханика разломов. М.: ГЕОС; 2016. 424 с.
9. Turner M.J., Clough R.W., Martin H.C., Topp L.J. Stiffness and deflection analysis of complex structures. Journal of the Aeronautical Sciences. 1956;23(9):805–823. https://doi.org/10.2514/8.3664
10. 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. https://giab-online.ru/files/Data/2008/10/6_YUfin4.pdf
11. Li J. Numerical Simulation of Interfaces in Geomaterials: Development of a New Zero-thickness Interface Element. University of Delaware; 1993. 154 p.
12. 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
