Аналитические исследования развития магистральной трещины (стр. 2 из 2)

Кривые зависимости коэффициента интенсивности напряжений, полученные от безразмерного волнового числа (рис.5), свидетельствуют об их монотонности снижения с понижением частоты нагрузки.

Рис.5. Зависимость коэффициента интенсивности напряжений от относительного волнового числа в гранитах (1) и в окварцованных сланцах (2).

На рис.6 показано изменение коэффициента интенсивности напряжений как основной характеристики трещинообразования в зависимости от влияния радиусов зон напряжений, сосредоточенных у «иглы» трещины на расстоянии l0, и снижается по мере роста трещины в глубь массива.

Рис.6. Изменение коэффициента интенсивности напряжений в зависимости от радиусов зон напряжений в окварцованных сланцах (1) и в гранитах (2).

Исследованиями установлено, что параметр трещиностойкости (Kc=KI) для начала «старта» трещин составляет для окварцованных сланцев 6,8, а для гранитов – 7,7 МПа·м½ . Если давление в плоскости достаточно для обеспечения роста трещин до длины, равной четверти расстояний между соседними шпурами, то их дальнейшее движение вплоть до смыкания в единую щель гарантировано (рис.7).

Рис.7. График изменения растягивающих напряжений по глубине массива от вершины искусственной трещины в окварцованных сланцах (1) и в гранитах (2).

Изменения размеров направленных трещин с изменением радиуса шпурового отверстия показали, что с ростом диаметра шпура (dшп, м) при неизменном давлении несколько растут и их длины, в то время как относительные размеры К=lтр/dшп резко снижаются (рис.8).

Установлено, что с увеличением коэффициента интенсивности напряжений, скорость развития трещин возрастает. Вблизи вершины трещин при ее движении напряжения превосходят прочностные свойства пород по всему пути, постепенно снижаясь до полного смыкания.

Таким образом, найденные в процессе исследований закономерности влияния статического заряда с наличием искусственных трещин в полости шпура на процесс формирования полей напряжений «старта» и распространения в контурной части выработок магистральной трещины на незначительной глубине полностью согласуется с данными, полученными практикой.

Рис.8. График изменения размеров трещин в зависимости от коэффициента К в полости шпура диаметром, мм: 1 – 36; 2 – 42 и 3 – 60.

Заключение. Выявлены зависимости изменения коэффициента интенсивности напряжений в зависимости от радиуса зоны напряжений, волнового числа, глубины заложения выработок, тектонических и гравитационных сил, а также его влияние на размеры трещин, скорости их распространения и на время трещинообразования. Энергетическим балансом установлены его эффективные значения на зарождение и рост трещин в породах месторождений Садонского рудоуправление.

Полученные расчеты позволяют осуществить обоснованный подход к разработке и выдаче технологических решений на оформление «зародышных» трещин, расстояний между шпурами с обеспечением трещинообразования контурной части выработок на незначительной глубине в «зажатой» среде.

Список литературы

Черепанов Г. П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974.

Griffith A. A. The theory of rupture. Proc. Jst Jnt. Congress Appl. Mech. (1924) p.p. 55-63. Biezeno and Burgers ed. Weltman, 1925.

Партон В. З. Механика разрушения: от теории к практике. М.: Наука, 1990.

Броек Д. Основы механики разрушения. М.: Высшая школа, 1980.