деформируемость и прочность массивов горных пород

110-летию Национального горного университета ПОСВЯЩАЕТСЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ А.Н. ШАШЕНКО, Е.А. СДВИЖКОВА, С.Н. ГАПЕЕВ ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД МОНОГРАФИЯ Днепропетровск НГУ 2008 УДК 622.023.2:553.061.4 ББК 33.1:26.34 Ш 32 Рекомендовано вченою радою НГУ (протокол № 8 від 24.12.2007 р.) Рецензенти: Б.М. Усаченко, доктор технічних наук, професор, завідувач відділу механіки гірських порід Інституту геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова НАН України; В.Д. Петренко, доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри основи і фундаменти Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту; В.В. Левіт, доктор технічних наук, професор кафедри будівництва шахт і підземних споруд Донецького національного технічного університету. Шашенко О.М., Сдвижкова О.О., Гапєєв С.М. Ш 32 Деформованість та міцність масивів гірських порід: Монографія. – Д.: Національний гірничий університет, 2008. – 224 с. – Рос. мовою. ISBN 978-966-350-099-7 Викладено фізичні основи міцності гірських порід і породного масиву. Проаналізовано найбільш уживані критерії міцності. Досліджено вплив масштабного ефекту на міцність породного масиву. Наведено приклади чисельного моделювання пружно-пластичних задач в геомеханіці. Може бути корисною для студентів та аспірантів гірничих спеціальностей у технічних вузах. Изложены физические основы прочности горных пород и породного массива. Проанализированы наиболее употребляемые критерии прочности. Исследовано влияние масштабного эффекта на прочность породного массива. Приведены примеры численного моделирования упругопластических задач в геомеханике. Может быть полезна для студентов и аспирантов горных специальностей технических вузов. УДК 622.023.2:553.061.4 ББК 33.1:26.34 ISBN 978-966-350-099-7 © О.М. Шашенко, О.О. Сдвижкова, С.М. Гапєєв, 2008 © Національний гірничий університет, 2008 ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 5 1. Физические основы прочности и разрушения твердых тел 1.1. Микродефектные теории разрушения 1.2. Термофлуктуационная теория разрушения 1.3. Термодинамические теории прочности 1.4. Феноменологические теории разрушения 1.5. Статистические теории прочности 8 9 18 21 24 27 2. Закономерности разрушения горных пород за пределом прочности 2.1. Особенности разрушения горных пород за пределом прочности 2.2. Связь между напряжениями и деформациями за пределом прочности 2.3. О виде функции снижения прочности горных пород за пределом прочности 30 31 3. Критерии прочности в геомеханике 3.1. Аналитический критерий прочности 3.2. Эмпирический критерий прочности Хоека-Брауна 3.3. Угол внутреннего трения в задачах геомеханики 49 49 57 62 4. Оценка прочности неоднородных сред с дефектной структурой 4.1. О подобии деформирования твердых тел 4.2. Неоднородность горных пород 4.3. Гипотезы о природе масштабного эффекта 4.4. Коэффициент структурного ослабления как количественная оценка масштабного эффекта в горных породах 4.5. Аналитические исследования масштабного эффекта 68 68 70 77 40 43 82 86 5. Определение коэффициента структурного ослабления на основе 94 вероятностно-статистических моделей 5.1. Вероятностно-статистическая модель прочности породного массива 94 5.2. Исследование влияния макродефектов на распределение прочности стр