К.ф.-м.н. Ксендзенко Л.С., аспиранты Гнитиенко В.В., Опанасюк Н.А.

Дальневосточный государственный технический университет, Россия

НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СИЛЬНО СЖАТОГО ОБРАЗЦА

Рассматривается напряженно-деформированное состояние образцов горных пород в состоянии сильного сжатия [1,2]. Изучение закономерностей деформирования образцов горных пород в предразрушающей стадии нагружения [3] при > ( – критическая нагрузка, за которую может быть принят порог дилатансии) показало, что деформирование образца зачастую носит реверсивный характер, заключающийся в изменении знаков приращения продольных и поперечных деформаций в локальных участках измерения, соответствующих схеме наклейки датчиков (рис.1).

Теоретические исследования закономерностей деформирования образцов сильно сжатых горных пород проводились с использованием модели среды с самоуравновешенными напряжениями [2], в которой в разложениях компонент напряжений в ряды число гармоник было увеличено вдвое.

а)

б)

Рис. 1. Реверсивный характер деформирования образцов гранита в предразрушающей области нагружения при сжатии: а) – схема наклейки датчиков; б) – характер деформаций.

Тогда компоненты тензора напряжений в сильно сжатом образце определяются по формулам:

Образец горной породы в сильно сжатом состоянии моделируется в рамках калибровочного подхода дефектной средой, где перераспределение напряжений определяется полем взаимодействующих мезотрещин, возникающих при сжатии на границах минеральных зерен. На рис.2а показано распределение напряжений по высоте образца. Хорошо видно, что эти напряжения носят периодический характер при > . Так же периодический характер носит распределение напряжений по периметру образца (рис.2 б, в).

а)

б)

в)

Рис.2. Периодический осцилляционный характер компонент тензора напряжений образцов горных пород: а) - по высоте образца; б), в) - по периметру образца в центральной части

Сравнивая значения продольных и поперечных деформаций, полученных экспериментальным путем с соответствующими теоретическими значениями, находим, что максимальная относительная погрешность равна: ≈ 52% при z, а значения величин остальных погрешностей остались без изменения. Если , то; .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. А.А. Опанасюк. Периодический осцилляционный характер деформирования образцов сильно сжатых горных пород.// Совершенствование технологии строительства шахт и подземных сооружений. Сб. науч. трудов. – Донецк: «Норд-Пресс», Вып. № 12, 2006, С. 79 – 80.

2. М.А. Гузев, В.В. Макаров, А.А. Ушаков. Моделирование упругого поведения сжатых горных образцов в предразрушающей области.// ФТПРПИ. №6, 2006. С. 3-13.

3. Макаров В.В., Гузев М.А., Опанасюк А.А. Исследование деформационных предвестников разрушения образцов горных пород и их математическое моделирование// «Проблемы освоения георесурсов Российского Дальнего Востока и стран АТР», Труды второй междун. научной конференции, Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2006, С.58-61.