Рисунок 3.4 - Расчетная схема к определению напряжений в окрестности горизонтальной выработки
Предположим, что начальное поле напряжений является гидростатическим, т.е. λ=1. В таком случае рассматриваемая задача является полярно-симметричной, в которой все геометрические параметры и силовые элементы зависят только от радиуса R и не зависят от полярного угла θ.
Условие равновесия имеет вид:
где σθ и σr - тангенциальный и радиальный компоненты напряжений, r = R/R0 безразмерный радиус, играющий роль единственной переменной системы координат. Введем в рассмотрение условие совместности деформаций, которое применительно к рассматриваемой частной задаче будет иметь вид:
σθ + σr = 2γН
Графики распределения напряжений вокруг выработки показаны на рис. 3.5.
Рисунок 3.5 - Распределение напряжений вокруг выработки в упругом массиве
|
Из рисунка следует, что на контуре выработки при р=0 имеет место одноосное напряженное состояние:
Условие прочности для породного массива в этом случае получим:
Rc > 2yH,
из которого можно найти предельную глубину, при которой выработка будет сохранять устойчивое состояние:
здесь кс - коэффициент структурного ослабления массива.
Анализ выражений показывает, что возмущающее влияние выработки на породный массив носит локальный (местный) характер, и на расстоянии (5-6) R0 от контура напряжения в массиве незначительно отличаются от начальных.
Рассмотренная выше задача определения компонентов напряжения в окрестности одиночной выработки круглого очертания была решена в предположении о гидростатическом начальном поле напряжений, т.е. при λ=1. Такой вариант начального поля напряжений характерен для равнинных месторождений. Для других же условий величина бокового распора отличается от единицы, т.е. λ≠1. Решение задачи определения напряженного состояния вокруг выработки в этом случае существенно усложняется. Подробное ее изложение можно найти в работах [27]. Конечные формулы для определения компонентов напряженного состояния в полярной системе координат имеют вид:
где 0 - полярный угол
Распределение компонентов напряжения σθ и σr по характерным направлениям вокруг выработки (при θ= 00 или 1800 и θ=900 или 2700) приведено на рис. 3.6. В кровле и почве выработки имеют место растягивающие напряжения σθ.
Достарыңызбен бөлісу: |