Разрушение - скальная порода
Cтраница 3
Процессы взаимодействия сейсмовзрывных волн с нарушениями в значительной мере отражаются на формировании зон разрушения скального массива и их конфигурации. На рис. 10.31 приведен фрагмент расчетной сетки в момент времени 300 мс. Маркерами отмечены ячейки, в которых в процессе деформирования уровень нагрузок превысил предел прочности скальной породы на сдвиг, т.е. произошло разрушение скальной породы. Зона разрушения имеет специфическую структуру, характеризующуюся чередованием слоев разрушенной и неразрушенной скальной породы. Анализ динамики формирования зоны разрушения на горизонте 240 - 350 м показывает, что разрушение породы начинается у границы зоны трещиноватости на глубине 350 м и затем распространяется вверх ( в сторону взрыва), что совершенно не свойственно процессу формирования зоны разрушения при взрыве в условно однородном скальном массиве. [31]
Выбор указанных типов грунтов обусловлен тем, что эти среды, являясь горными породами, обладают различными механическими свойствами. В частности, качественно различаются законы их объемного деформирования. Так, полускальные грунты имеют значительно большую пористость и способны разрушаться в условиях гидростатического нагру-жения. Если при разрушении полускальных грунтов происходит их уплотнение за счет схлопывания пор, то при разрушении прочной скальной породы, напротив, имеет место дилатансионное разуплотнение породы. Следовательно, расчеты ядерного взрыва на прочной скальной породе ( гранит) и полускальном грунте ( пористый туф) позволяют получить количественные данные по характеристикам сеисмовзрывных волн для двух сильно различающихся по своим свойствам горных пород. [32]
 |
Временные зависимости параметров движения и напряженного состояния грунта при взаимодействии квазиупругой волны с разломом мощностью 20 м. [33] |
За счет отраженной волны эпюра перед разломом характеризуется большей амплитудой и более крутым спадом скорости вещества за фронтом. Амплитуда колебаний быстро уменьшается со временем из-за большой диссипации энергии в пластической волне. Во внутренних точках разлома и перед ним формируется отрицательная фаза движения, растягивающие напряжения в которой, однако, практически отсутствуют. Это, возможно, связано с дилатанси-онными эффектами, имеющими место при разрушении скальной породы. Следует отметить, что проблема устранения переотраженных волн возникает, главным образом, в случае неразрушающих нагрузок, т.к. при наличии пластического течения зона разрушения скальной породы практически не пропускает волн разгрузки. Наличие разлома в случае квазиупругой волны приводит к появлению более интенсивного возвратного движения во внутренних точках разлома и перед ним. Однако в непосредственной близости от верхней границы разлома за счет того, что вступление отраженной волны разгрузки практически совпадает с вступлением падающей волны, напряжения в возвратной фазе движения по-прежнему остаются сжимающими. [34]
Полученные данные показывают, что в непосредственной близости от нижней границы зоны трещиноватости разрушение не происходит при параметрах сейсмовзрывных волн, заметно превышающих таковые на границе зоны разрушения в случае однородного массива. В то же время в точках, удаленных от зоны трещиноватости примерно на 1 м, разрушение может иметь место при значительно более низких параметрах сейсмовзрывных волн по сравнению с однородным грунтом. Так, локальное разрушение скальной породы в расчетном варианте с А Амин наблюдается при и 8 м / с. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что значительное влияние на процесс разрушения скального массива в зоне, отделенной от взрыва структурным нарушением, оказывает, помимо просто экранирующего действия структурного нарушения, изменение геометрических характеристик фронта сейсмической волны. Изменение геометрии фронта волны сопряжено с изменением соотношения между компонентами тензора напряжений, что непосредственно сказывается на процессе сдвигового разрушения скальной породы. По мере удаления от трещины сейсмическая волна опять трансформируется в сферическую с эффективным радиусом R. Поскольку источник этой сферической волны расположен не в эпицентре взрыва, а в зоне вблизи нижней границы трещины, то R может быть достаточно мало, что приводит к появлению значительных тангенциальных напряжений и, как следствие, разрушению скальной породы при более низком значении и, чем в случае однородного скального массива. [35]
Особенности пространственных и временных распределений параметров сейсмовзрывных волн в осадочных породах многослойной структуры в значительной мере отражаются на процессе разрушения скальных пород. Они определяются совместным действием эпицентральной волны и волны сжатия от воздушной ударной волны, а также процессами отражения и преломления сейсмических волн на границах раздела пород. На рис. 9.31 и 9.32 приведены конфигурации зон разрушения на момент времени 300 мс для многослойных грунтовых массивов с сейсмогеологическими разрезами СГР 1 и СГР 2 и для соответствующих двухслойных массивов с такой же толщиной верхнего слоя мягкого грунта. Штриховкой отмечены области, в которых в процессе деформирования скальной породы уровень нагрузок превысил предел прочности на сдвиг, т.е. произошло разрушение породы. Общей особенностью представленных данных по зонам разрушения скальной породы является сохранение их конфигурации в верхней части, непосредственно под верхним слоем мягкого грунта, и существенное увеличение их протяженности в многослойных грунтовых массивах по сравнению с двухслойными по мере приближения к внутренним слоям глины, расчленяющим скальную породу, а также резкое ( скачкообразное) изменение конфигурации зоны разрушения ниже этих слоев. [36]
В настоящей главе на основе данных математического моделирования рассмотрены вопросы, связанные с особенностями механического действия взрыва на скальный массив с геоструктурными нарушениями. Эти исследования базируются на блочной модели среды, позволяющей качественно описывать основные закономерности деформирования неоднородных сред. Из блочной модели геофизической среды естественным образом следует, что основная часть деформации горного массива обусловлена относительным перемещением его структурных составляющих и локализуется на межблоковых контактах - разломах, трещинах, зонах повышенной трещиноватости. Анализ экспериментальных данных, полученных при крупномасштабных взрывах в скальных массивах, показывает в некоторых случаях существенные отклонения параметров сейсмовзрывных волн от средних значений. Эти отклонения ранее приписывались методическим погрешностям, хотя на самом деле обусловлены взаимодействием волн с имеющимися геоструктурными нарушениями. Значительное влияние структурные характеристики массива оказывают и на формирование зоны разрушения скальной породы при взрыве. [37]
За счет отраженной волны эпюра перед разломом характеризуется большей амплитудой и более крутым спадом скорости вещества за фронтом. Амплитуда колебаний быстро уменьшается со временем из-за большой диссипации энергии в пластической волне. Во внутренних точках разлома и перед ним формируется отрицательная фаза движения, растягивающие напряжения в которой, однако, практически отсутствуют. Это, возможно, связано с дилатанси-онными эффектами, имеющими место при разрушении скальной породы. Следует отметить, что проблема устранения переотраженных волн возникает, главным образом, в случае неразрушающих нагрузок, т.к. при наличии пластического течения зона разрушения скальной породы практически не пропускает волн разгрузки. Наличие разлома в случае квазиупругой волны приводит к появлению более интенсивного возвратного движения во внутренних точках разлома и перед ним. Однако в непосредственной близости от верхней границы разлома за счет того, что вступление отраженной волны разгрузки практически совпадает с вступлением падающей волны, напряжения в возвратной фазе движения по-прежнему остаются сжимающими. [38]
Полученные данные показывают, что в непосредственной близости от нижней границы зоны трещиноватости разрушение не происходит при параметрах сейсмовзрывных волн, заметно превышающих таковые на границе зоны разрушения в случае однородного массива. В то же время в точках, удаленных от зоны трещиноватости примерно на 1 м, разрушение может иметь место при значительно более низких параметрах сейсмовзрывных волн по сравнению с однородным грунтом. Так, локальное разрушение скальной породы в расчетном варианте с А Амин наблюдается при и 8 м / с. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что значительное влияние на процесс разрушения скального массива в зоне, отделенной от взрыва структурным нарушением, оказывает, помимо просто экранирующего действия структурного нарушения, изменение геометрических характеристик фронта сейсмической волны. Изменение геометрии фронта волны сопряжено с изменением соотношения между компонентами тензора напряжений, что непосредственно сказывается на процессе сдвигового разрушения скальной породы. По мере удаления от трещины сейсмическая волна опять трансформируется в сферическую с эффективным радиусом R. Поскольку источник этой сферической волны расположен не в эпицентре взрыва, а в зоне вблизи нижней границы трещины, то R может быть достаточно мало, что приводит к появлению значительных тангенциальных напряжений и, как следствие, разрушению скальной породы при более низком значении и, чем в случае однородного скального массива. [39]
Страницы: 1 2 3