Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности Әож 622. 271 СӘбденбекұлы ө
жүктеу/скачать 5.8 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности
- Кені алынған кеңістіктегі төбекентірекке келетін бүйір қысымның шамасын анықтау
 
Е ңістігі күрт кенорындарда кенді ашық кеңістікпен қазу жүйелерінде, бүйір қапталдардағы таужыныстардың орнықтылығын сақтау үшін, төбекентіректер қалдырылады. Бұл кентіректердің ендері кеншоғырдың қалыңдығымен анықталатын болса, ал биіктіктерінің шамасын анықтау, осы кезге дейін күрделі мәселенің біріне жатады. Төбе кентіректердің ендерінің орнықты және тиімді шамасын анықтау үшін, кентіректерге түсетін салмақтың шамасын алдын ала анықтай білу керек. Кентіректерге түсетін салмақты геологиялық қимаға сырғу беттерді салу арқылы табады [1]. Күртеңісті кеншоғырлардағы кентіректерге келетін қысымды анықтау, жазық немесе еңкіш кеншоғырлардағы жағдайлардан әлдеқайда күрделі. Олай болатын себебі, жердің тік кескінінде, сырғу беттерді салу арқылы табылған көлемдердің жылжуының физикасы өзгеше болады. Сондықтан, ең алдымен таужыныстардағы ығысудың физикасына тоқталған жөн. Ол үшін денелердің өзара үйкелісінің заңдылығына жүгінсек, бір дененің үстінде жатқан екінші денеге түсетін Р салмақтан олардың арасындағы бетте, егер ол көлбеу болса, нормаль N мен жанама Т күштері пайда болатыны белгілі. Т күші денелердің беттеріндегі тежеуші ТТ күшпен теңескенде, олар бірінің бетімен бірі сырғу алдындағы шектік тепе-теңдік жағдайда болады. Енді Р мен N күштерінің арасындағы бұрышты ұлғайта бастасақ, жазық беттегі М дене жылжи бастайды (1, а - сурет). Осы көлбеулеткен Р күші мен жылжу бағытының арасындағы бұрыш ω = 90° + ρ құрайды. Осы физикадан белгілі [2] заңдылықтың геометриялық мәнін қарастырсақ денелердің қозғалу беттері мен оларға қойылатын Р күшінің бағытының арасындағы бұрыштың мәні ω = 90° + ρ екенін байқаймыз. Енді Р күштің өзін Q күшінің туындысы және тұрақты түсіп тұрған салмақ болсын. Осы салмақтан үстіңгі дененің тұтастығы бұзыла алады деп қабылдаймыз. Сонда Q күшінің ықпалымен бұзылған үстіңгі дене астыңғының бетімен жылжуы керек. Ол үшін жоғарыда айтылған ω = 90° + ρ шартының орындалуы қажет. Ал үстіңгі денеде алғашқыдай Р күшінің бағытына сәйкес күш болуы керек және оның сырғуының табиғаты тағы да Т күшіне ұқсас. Сонда үстіңгіде де, астыңғыда да бір біріне тең екі жанама күштер пайда болғанда үстіңгі дененің сырғу бетінде бұрынғы Р күштің орнына астыңғы дененің бетіндегі сырғуды тежеуші ТТ күшке тең, бірақ оны сырғытуға ұмтылатын, ТС күші пайда болады. Бұл ТТ, ТТ күштердің екеуі де сырғу беттердегі жанама күштер және дененің бөлінген бөлігі астыңғы дененің бетімен сырғи алады. Сонымен, үстіңгі екеуінің араларындағы бұрышы ω = 90° + ρ тең (1, а - сурет). а ә 
а – екі дененің арасындағы үйкеліс күштер; ә – үлгідегі сырғу беттердің түзілуінің табиғаты 1-сурет – Таужыныстардың ығысуының физикасының тәсімдері Енді таужыныстан жасалған үлгінің бұзылуының геометриясын қарастырсақ, жоғарыда айтылғандай үлгіні сынағанда пайда болатын АЖО, АТО сырғу беттері О нүктесінде түйісіп, ω бұрышымен бұзылатындығы айтылған [2]. Осы бұрыштың жартысы θ = 45° + 0,5ρ, ал сырғу беттерінің қойылған күштің бағытынан ауытқу бұрышы φ = 90° – θ, оны ρ мен өрнектегенде φ = 45° – 0,5ρ болады. Бұл ғылымда бұрыннан белгілі таужыныстардың «сипаттамалық бұрыштары» [3] деп аталатын шамалар (1, ә-сурет). Алдымен камераның төнбе қапталындағы таужынысты қабаттағы пішінденудің шегарасы, 2-топтағы сырғу бетінің қисығымен геологиялық тілікке салынады (2-сурет). Сырғу беттің түзілуі таужыныстардың физика-механикалық қасиеттеріне және оның бойындағы тангенс кернеудің шамасына байланысты. КжЖ1 сырғу беті нормаль кернеудің бағытымен сәйкес болғандықтан Кж нүктесіндегі σn кернеуінің шамасындай кернеу ω бұрышымен кентіректерге түседі. Алайда қабатаралық кентірекке түсетін салмақтың шамасы, ЖКжЖ1 көлемнен болатын салмақпен ғана шектелмейді. Олай болатын себебі, төменгі камераның ең төменгі шеткі Кт нүктесінен салынған сырғу беттен жоғары жатқан сілемнен келетін салмақ, кені алынған кеңістіктің ТКт ашық бетіне толық түседі. Осыдан келіп, кені алынған кеңістіктердің (екі камераның) жоғарғы Т және төменгі Кт аралықтарында басқа тіреніш болмағандықтан, ЖТКжКтЖ2 көлемінен келетін салмақты, төбекентірек қабылдауға мәжбүр. Енді жоғарыда айтылғандай КжЖ1 беттегі кернеу ғана емес, сонымен бірге, КтЖ2 беттегі нормаль кернеу, сырғу беттің еңістігінен ω = 90° + ρ ауытқитын бағытпен келіп түседі (2-сурет). Сонда КжА кесіндісі түрінде пайда болған сырғу беттің еңкіш бұрышының шамасы 
мұнда αсб – екінші топтағы сырғу беттің еңкіш бұрышы. Белгілі болған осы μ бұрышымен пайда болған сырғу бет, сырғу сызықтарының қисықтарының 4-тобына жатады. Күртеңісті кеншоғырлардағы төбекентіректердің орнықтылықтары, оларға сілемнің тарапынан келетін бүйір қысымға шыдас беруімен сипатталады. Олай болса, қарастырылып отырған тәсімдегі төбекентірекке бүйір қысым түсіретін ЖТКжКтЖ2 көлемі болды, және оның шамасын анықтау үшін Кж және А нүктелерінен жер бетіне дейін тік сызықтар жүргіземіз. Келесі кезекте пайда болған үш түрлі ЖшТКжЖ мен ЖКжАЖ0 және Ж0АЖ2 көлемдердің аудандары анықталып, таужыныстардың көлемдік салмағына көбейткеннен, салмақтары анықталады.
1 – қабатаралық кентірек; 2 – кені алынған кеңістік; 3 – екінші топтағы сырғу беттердің қисықтары 2
-сурет – Еңістігі күрт кеншоғырды сілемдегі қысатын көлемдер Ең алдымен Ж0АЖ2 көлемінің салмағы табылады 
мұнда Qс – Ж0АЖ2 көлемінің салмағы; Sс – сол көлемнің ауданы. Осы Qс күшінің бүйірлік қысымының еселігі Нқс тереңдігінен бастап А нүктесінің деңгейіне дейінгі аралықта бірнеше рет анықталып, осының орташа мәні Ж0АЖ2 көлемінің деңгей бағыттағы қысымының еселік түріндегі мәніне тең болғандықтан, деңгейлі қысымның шамасы 
Енді осы табылған күштің кентіректің деңгейінде ықпалы болатын күштің мәні  (1)
ЖКжАЖ0 көлемінің салмағы γН түрінде табылады. Сонда (1) теңдікті, КжА бетінің Кж мен А нүктелерінің арасындағы деңгейлік ұзындығына бөліп, γНcosμ – ға қосқаннан тік кернеудің мәні анықталады  (2)
мұнда Н – Кж мен А нүктелерінің тереңдіктерінің орташа мәні. Анықталған бұл σт, ЖКжАЖ2 көлемінен болатын тік кернеудің шамасын білдіреді, және кентірек жаққа түсетін деңгей бағыттағы кернеудің шамасы, көлденең қысым еселігіне көбейткеннен кейін
болады. Мұндағы кентіректің деңгейіндегі бүйір қысым еселігі мықтылық құжаттан анықталады. Ол үшін, (2) теңдіктегі σт кернеуі мықтылық құжаттың деңгейлі өзек сызығының бойына салынады. Осы σт кернеуді салудан табылған нүктені шектік шеңбердің ең шеткі нүктесі ретінде қабылдап, орта нүктесі мықтылық құжаттың деңгейлі өзек сызығының бойында жататын және орам сызыққа жанама болатын шеңбер жүргізіледі. Жүргізілген соңғы шеңбердің деңгейлі өзек сызықпен, өзек сызықтардың басталар нүктесі 0 жағындағы, қиылысқан нүктенің 0-ден қашықтығының σт кернеуге қатынасы тдо-ға тең болады. Жоғарыда көрсетілген (2-3)-теңдеулерді пайдаланып, «Белоусов» кенорнының жағдайына тән, еңістігі α=80˚ және сілемді құрайтын таужыныстар біртекті күкіртті кварцты тақтатастар болғандағы, екі камераның айналасындағы сілемнен, кентірекке келетін бүйір қысымның шамасының тереңдікке тәуелділігі есептелді (3-сурет). 
3-сурет – Салмағы төбекентірекке түсетін таужынысты қабаттың кернеулену шамасының тереңдікке тәуелділік графигі Қарастырылған мәселе бойынша келесідей қорытынды жасауға болады: 1. Төбекентірекке түсетін салмақ, бұған дейін көптеген зерттеулерде айтылып келгендей, кентіректің деңгейіндегі және одан жоғары жатқан сілемнің көлемінен ғана туындамайды екен, сонымен бірге кентіректен төмен жатқан қапталды түзейтін таужыныстардың да қандай да бір көлемі келіп түседі. 2. Кентіректен төмен орналасқан камераның төменгі шеткі нүктесіне келіп түсетін нормаль кернеудің бағытынан (екінші топтағы сырғу бет), ω = 90° + ρ бұрышымен ауытқи түзілетін 4-топтағы сырғу бетті пайдаланып, төбекентірекке келетін қысымның шамасын анықтауға болады.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Cәбденбекұлы Ө. Кентіректердің мықтылығын есептеу және оның физикасы: Оқу құралы. Жезқазған: ЖезУ, 1998. 2. Сәбденбекұлы Ө. Геомеханика // Инновациялық орталық № 1. ҚР. Қарағанды: САНАТ-Полиграфия, 2009. 450 б. 3. Машанов А.Ж. Механика массива горных пород. Алма-Ата: Наука, 1961. 210 с.
жүктеу/скачать 5.8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
(3)