Науковий вісник НГУ

Вплив водонасичення осадових порід на їх фізико-механічні характеристики

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №4 2020

Останнє оновлення: 30 серпня 2020

Опубліковано: 30 серпня 2020

Перегляди: 2065

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 Phenomena, 277, 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 bulletin, 7, 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. Energies, 10, 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 Sciences, 9(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 mechanics, 6/7(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 Deposits, 14(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 Geoecology, 28(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 Deposits, 11(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.

• < Попередня
• Наступна >