Метод определения параметров диаграмм усеченно-клинового разрушения цилиндрических образцов горных пород

Рейтинг:   / 0
ПлохоОтлично 

Authors:


Л. М. Васильев, orcid.org/0000-0002-8146-0812, Институт геотехнической механики имени Н. С. Полякова НАН Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Д. Л. Васильев, orcid.org/0000-0001-6864-357X, Институт геотехнической механики имени Н. С. Полякова НАН Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

А. Е. Назаров, orcid.org/0000-0002-5271-3622, Институт геотехнической механики имени Н. С. Полякова НАН Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Н. Г. Малич, orcid.org/0000-0003-4967-5378, Национальная металлургическая академия Украины, г. Днепр, Украина, e-mail: n22051957m@gmail. com

В. А. Катан, orchid.org/0000-0001-9167-2619, Днепровский национальный университет имени О. Гончара, г. Днепр, Украина, e-mail: vlad_aleks@ i.ua


повний текст / full article



Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (1): 047 - 052

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-1/047



Abstract:



Цель.
Разработка аналитического метода расчета параметров полных диаграмм «продольное напряжение – деформация» для усеченно–клиновой формы разрушения цилиндрических образцов породы для управления напряженно-деформированным состоянием горного массива и эффективного разрушения этих материалов при дезинтеграции.


Методика.
Аналитически, путем разработки математической модели процесса разрушения цилиндрических образцов горных пород при их усеченно-клиновой форме развития трещин создать алгоритм расчета полной диаграммы деформирования от действующего напряжения с использованием экспериментальных значений четырех показателей свойств материалов – предела сопротивления сдвигу, коэффициентов внутреннего и внешнего трения и модуля упругости. В основу метода положен усовершенствованный критерий прочности Кулона, дополненный параметрами контактного трения и позволивший, с использованием теории линий скольжения, проводить расчет предельного состояния материала в вершине трещин, развивающихся из краев образца правильной геометрии с учетом выхода части материала из-под нагрузки и соответствия закону Гука деформации несущей площадки образца и удельным на неё усилием


Результаты.
Метод математического моделирования позволяет определить предел прочности и остаточную прочность цилиндрических образцов горных пород с использованием четырех показателей свойств, которые простыми способами могут быть установлены экспериментально.


Научная новизна.
Впервые проведено аналитическое моделирование процесса разрушения цилиндрических образцов горных пород при их усеченно-клиновой форме разрушения с учетом внутреннего, зависящего от свойств материала породы, и внешнего контактного трения.


Практическая значимость.
Предложенный метод математического моделирования и алгоритм расчета позволяют определить предел и остаточную прочность образцов горных пород с использованием четырех показателей свойств, которые могут быть установлены экспериментально в условиях лабораторий предприятий горно-металлургического комплекса. Результаты расчета могут быть оперативно использованы для управления состоянием горного массива и эффективного разрушения при дезинтеграции.


Ключевые слова:
математическое моделирование, горная порода, предел прочности, разрушение, трещина, полная диаграмма «напряжение – деформация»

References.


1. Nesmashnyi, Y. A., & Bolotnikov, A. V. (2017). Determination of rock strength using modern equipment on the example of the Bolshaya Glivatka deposit. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, 3, 82-87.

2. Tarasov, B., & Potvin, Y. (2013). Universal criteria for rock brittleness estimation under triaxial. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 59, 57-69. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2012.12.011.

3. Manouchehrian, A., & Cai, M. (2016). Simulation of unstable rock failure under unloading conditions. Canadian Geotechnical Journal, 53, 22-34. https://doi.org/10.1139/cgj-2015-0126.

4. Zhao, G., & Cai, M. (2015). Influence of specimen height-to-width ratio on the strainburst characteristics of Tianhu granite under true-triaxial unloading conditions. Canadian Geotechnical Journal, 5, 890-902. https://doi.org/10.1139/cgj-2014-0355.

5. Er. Kamaljit Kaur, & Dr. Vishwas Sawant (2016). Comparison of rock samples from two different states. International Journal of Recent Research Aspects, 3, 25-28.

6. Bingxiang, H., & Jiangwei, L. (2013). The effect of loading rate on the behavior of samples composed of coal and rock. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 61, 23-30. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2013.02.002.

7. Feiying Ma, Yongqing Wang, Haitao Li, Lin Wang, Hui Wang, & Rui Jiang (2014). Staged Coalbed Methane Desorption and the Contribution of Each Stage to Productivity. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 50(4), 344-353.

8. Lokshina, L. Ya., & Kostandov, Yu. A. (2014). Calculation of the limiting state of a rock sample under uniaxial compression with rigid stamps. Deformirovaniye i razrusheniye materialov s defektami i dinamicheskiye yavleniya v gornykh porodakh i vyrabotkakh, 108-112.

9. Trofimov, V. A., & Filippov, Yu. A. (2015). Deformation and destruction of materials with defects and dynamic phenomena in rocks and mining. Deformirovaniye i razrusheniye obraztsa gornoy porody, 192-198.

10. Kostandov, Yu. A., & Lokshina, L. Ya. (2015). Calculation of position of boundaries of full contact and slippage at compression of the samples of brittle materials. Deformirovaniye i razrusheniye materialov s defektami i dinamicheskiye yavleniya v gornykh porodakh i vyrabotkakh, 74-78.

11. Vasyliev, L. M., Vasyliev, D. L., & Usov, O. A. (2013). Analytical construction of “stress-strain” diagrams of rock samples with their truncated-wedge fracture. Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost, 6, 81-84.

12. Vasyliev, L. M., Vasyliev, D. L., Malich, N. G., & Angelovskiy, A. A. (2018). Mechanics of formation of forms of destruction of rock specimens during their compression: monograph. Dnipro: IMA-press.

 

Следующие статьи из текущего раздела:

Предыдущие статьи из текущего раздела: