Исследование раскрывает процессы, характеристики и механизмы запуска горных ударов
Наблюдения показали, что тоннели D-образной формы в условиях высокого напряжения испытывают горные удары в боковых стенках, спровоцированные ударными нагрузками от взрывных работ или других динамических возмущений, связанных с горными работами. Эти явления могут привести к разрушению стенок и интенсивному выбросу породы, создавая угрозу безопасности при строительстве глубоких горных выработок.
Ученые из Юго-Восточного университета (Китай) и Университета Оулу (Финляндия) провели систематическое исследование горных ударов в боковой стенке D-образного тоннеля под ударной нагрузкой. Их работа, опубликованная в журнале Rock Mechanics Bulletin, была направлена на выявление соответствующих процессов, характеристик и механизмов их запуска.
«Мы разработали экспериментальную методику для исследования горного удара в стенке двумерной высоконапряженной D-образной выработки под ударной нагрузкой с использованием системы двуосных стержней Гопкинсона», — пояснил ведущий автор исследования Усин У. Команда обнаружила, что процесс разрушения боковой стенки остается схожим при разных уровнях двумерного статического напряжения и включает как растягивающие, так и растягивающе-сдвиговые разрушения. Однако объем V-образной зоны разрушения, размер зоны концентрации деформаций растяжения и интенсивность горного удара уменьшались с ростом горизонтального предварительного напряжения.
«Результаты показывают, что горный удар в высоконапряженной D-образной выработке под ударной нагрузкой является результатом взаимодействия статического напряжения и ударной нагрузки», — отметил автор-корреспондент исследования Фэнцян Гун. Статические предварительные напряжения задают начальное распределение напряжений и деформаций, а ударная нагрузка нарушает исходное равновесие, изменяя напряженно-деформированное состояние окружающей породы и в конечном итоге провоцируя горные удары.