Вплив водонасичення осадових порід на їх фізико-механічні характеристики

Рейтинг користувача:  / 0
ГіршийКращий 

Authors:

Д. В. Бабець, orcid.org/0000-0002-5486-9268, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. С. Ковров, orcid.org/0000-0003-3364-119X, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. К. Молдабаєв, orcid.org/0000-0001-8913-9014, Satbayev University, м. Алмати, Республіка Казахстан, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Р. М. Терещук, orcid.org/0000-0003-4509-2511, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. О. Сосна, orcid.org/0000-0002-0521-8661, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», м. Дніпро, Україна, e‑mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article



Abstract:

Мета. Визначити деякі закономірності зниження міцності суглинистих ґрунтів і слабких осадових порід, характерних для Західного Донбасу, за умови водонасичення для оцінки їх стійкості в геотехнологіях і прогнозування георизиків.

Методика. У роботі описані дві методики експериментальних випробувань осадових гірських порід, що дозволяють визначити їх характеристики міцності за умови вологонасичення. Породні зразки пісковиків, аргілітів і алевролітів після штучного насичення шахтної водою піддавалися випробуванням на гідравлічному пресі KL 200/CE для визначення межі міцності на одновісне стискання. Для м’яких суглинкових порід застосовано метод визначення фізико-механічних характеристик з використанням одноплощинного зрізного приладу ПС-10 за різного вологонасичення зразків.

Результати. За результатами компресійних випробувань отримані міцнісні характеристики для зразків пісковиків, аргілітів і алевролітів, зокрема значення міцності на одновісне стискання при різних ступенях вологонасичення. Виконана статистична обробка отриманих експериментальних даних. Встановлена відносна варіація значень міцності на стискання для різних ступенів водо насичення, побудовані регресійні залежності втрати міцності осадових порід у залежності від вологості масиву. Для м’яких суглинкових порід отримані значення зчеплення С і кута внутрішнього тертя j у залежності від вологонасичення.

Наукова новизна. Встановлено, що відносна варіація міцності на одноосьове стискання збільшується зі збільшенням вмісту води у зразках осадових порід. Найбільш інтенсивне зниження міцності зразків пісковиків, аргілітів і алевролітів відбувається при підвищенні вологості від 1 до 2 %. У водонасиченому стані міцність осадових порід для умов Західного Донбасу знижується в 1,5–2,5 рази. Для м’яких суглинкових порід встановлені критичні значення міцнісних характеристик суглинкових порід у залежності від вологонасичення, за яких активуються деформаційні процеси: для світло-жовтого лесового суглинку – С = 17 кПа і j = 14°; для жовто-бурого щільного суглинку – С = 29 кПа і j = 17°.

Практична значимість. Отримані поправочні коефіцієнти вологості для визначення розрахункових фізико-механічних характеристик осадових порід Західного Донбасу, що дозволяє прогнозувати геомеханічні процеси в породному масиві й визначати параметри систем розробки. Отримані значення зчеплення й кута внутрішнього тертя для суглинкових порід у залежності від вологості дозволяють прогнозувати стійкі параметри укосів кар’єрів і відвалів.

References.

1. Li, P., & Qian, H. (2018). Water in Loess. In: Encyclopedia of Sustainability Science and Technology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2493-6_968-1.

2. Babets, D. (2018). Rock Mass Strength Estimation Using Structural Factor Based on Statistical Strength Theory. Solid State Phenomena277, 111-122.  https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.277.111.

3. Wong, L. N. Y., Maruvanchery, V., & Liu, G. (2016). Water effects on rock strength and stiffness degradation. Acta Geotech, 11, 713-737. https://doi.org/10.1007/s11440-015-0407-7.

4. Liu, B., Sun, Y., Wang, B., Han, Ya., Zhang, R., & Wang, J. (2020). Effect of water content on mechanical and electrical characteristics of the water-rich sandstone during freezing. Environmental Earth Sciences, 79, 236. https://doi.org/10.1007/s12665-020-08991-8.

5. Suknev, S. V. (2016). Determination of the static modulus of elasticity and Poisson’s ratio of rocks with changes in humidity. Mining information-analytical bulletin7, 108-116.

6. Zhang, D., Pathegama Gamage, R., Perera, M. S. A., Zhang, C., & Wanniarachchi, W. A. M. (2017). Influence of Water Saturation on the Mechanical Behaviour of Low-Permeability Reservoir Rocks. Energies10, 236. https://doi.org/10.3390/en10020236.

7. Cai, X., Zhou, Z., Liu, K., Du, X., & Zang, H. (2019). Water-Weakening Effects on the Mechanical Behavior of Different Rock Types: Phenomena and Mechanisms. Applied Sciences9(20), 4450. https://doi.org/10.3390/app9204450.

8. Liu, X., Zhang, M., Zhang, H., Jia, Y., & Shan, H. (2017). Physical and mechanical properties of loess discharged from the Yellow River into the Bohai Sea, China. Engineering Geology, 227, 4-11. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2017.04.019.

9. Shashenko, O., Shapoval, V., Kovrov, O., Skobenko, A., Tiutkin, O., Babii, K., …, & Slobodyanyuk, S. (2019). Determining the influence of physical nonlinearity of soil strength properties on the estimated base resistance. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies: Applied mechanics6/7(102),19-27. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184946.

10. Shapoval, V., Shashenko, O., Hapieiev, S., Khalymendyk, O., & Andrieiev, V. (2020). Stability assessment of the slopes and side-hills with account of the excess pressure in the pore liquid. Mining of Mineral Deposits14(1), 91-99. https://doi.org/10.33271/mining14.01.091.

11. Sadovenko, I. O., Puhach, A. M., & Dereviahina, N. I. (2019). Investigation of hydrogeomechanical parameters of loess massifs in conditions of technogenic underflooding and development of technical recommendations for strengthening of bases of foundations. Journal of Geology, Geography and Geoecology28(1), 173-179. https://doi.org/10.15421/111918.

12. Yates, K., & Fenton, C. (2017). A methodology for examining soil-water characteristics of Banks Peninsula Loess, NZ. In: G. J. Alexander & C. Y. Chin (Eds.) Proc. 20 th NZGS Geotechnical Symposium. Napier.

13. Sobko, B., Drebenstedt, C., & Lozhnikov, O. (2017). Selection of environmentally safe open-pit technology for mining water-bearing deposits. Mining of Mineral Deposits11(3), 70-75. https://doi.org/10.15407/mining11.03.070.

14. Tereshchuk, R. M., Khoziaikina, N. V., & Babets, D. V. (2018). Substantiation of rational roof-bolting parameters Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 19-26. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/18.

15. Solodyankin, O., Kovrov, O., & Ruban, N. (2015). Investigation of physical and mechanical properties of subsiding soils at the Yevpatoriyskaya ravine located in the City of Dnepropetrovsk. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (1), 15-20.

16. Sdvyzhkova, O., Gapeiev, S., & Tykhonenko, V. (2015). Stochastic model of rock mass strength in terms of random distance between joints. In: New Developments in Mining Engineering, (pp. 299-303). CRC Press. https://doi.org/10.1201/b19901-53.

Наступні статті з поточного розділу:

Попередні статті з поточного розділу:

Відвідувачі

3208098
Сьогодні
За місяць
Всього
283
32136
3208098

Гостьова книга

Якщо у вас є питання, побажання або пропозиції, ви можете написати їх у нашій «Гостьовій книзі»

Реєстраційні дані

ISSN (print) 2071-2227,
ISSN (online) 2223-2362.
Журнал зареєстровано у Міністерстві юстиції України.
Реєстраційний номер КВ № 17742-6592ПР від 27.04.2011.

Контакти

49005, м. Дніпро, пр. Д. Яворницького, 19, корп. 3, к. 24 а
Тел.: +38 (056) 746 32 79.
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.
Ви тут: Головна Головна UkrCat Архів журналу 2020 Зміст №4 2020 Вплив водонасичення осадових порід на їх фізико-механічні характеристики