ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ И МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
Authors: Антонов В.А. 
Published: December 2024

Дано математическое описание и выявлены закономерности определения и изменения прочности образцов горной породы и горного массива. Основой для определений является создание паспорта их прочности по приведенной методике, а также его динамичное применение в сравнениях с образующимися по кругам Мора касательными напряжениями горных пород в зонах деструкции массива. Их прочность определяется с учетом напряжения бокового распора в массиве и коэффициента его структурного ослабления, рассчитываемого по экспоненциальной зависимости от интенсивности наблюдаемой трещиноватости. Для распознания отмеченных зон введено новое понятие о коэффициенте предельного бокового распора горных пород и установлена его аналитическая связь с коэффициентом структурного ослабления массива и гравитационным давлением. По соотношению принятого и предельного бокового распора сформулирован критерий устойчивости горных пород массива. На примере расчета прочности и устойчивости алевролитового массива показано, что по данному критерию при имеющемся боковом распоре определяются минимально допустимые значения коэффициента структурного ослабления внутри массива и на его вертикальной стенке. Определяются также угловые направления касательного напряжения, сдерживающего разрушение горной породы в зоне ее деструкции. При запредельном снижении коэффициента структурного ослабления массива образуется угловой интервал в направлениях касательного напряжения, в пределах которого горная порода в зоне деструкции разрушается. По приведенным закономерностям определяется и прогнозируется прочностное состояние пород горного массива, включая предупреждения о возможных обрушениях в виде горных ударов.

A mathematical description is given and the regularities of determination and change of strength of rock samples and rock mass are revealed. The basis for determinations is the creation of a passport of their strength according to the given method, as well as its dynamic application in comparisons with tangential stresses of rocks in the zones of massif destruction formed according to Mohr's circles. Their strength is determined taking into account the lateral thrust stress in the massif and the coefficient of its structural weakening, calculated according to the exponential dependence on the intensity of the observed cracking. To recognize the noted zones, a new concept of the coefficient of ultimate lateral thrust of rocks is introduced and its analytical connection with the coefficient of structural weakening of the massif and gravitational pressure is established. According to the ratio of the accepted and ultimate lateral thrust, the criterion of stability of rocks of the massif is formulated. Using the example of calculating the strength and stability of a siltstone massif, it is shown that the minimum permissible values ​​of the structural weakening coefficient inside the massif and on its vertical wall are determined by this criterion for a given lateral thrust. The angular directions of the shear stress restraining the destruction of the rock in the zone of its destruction are also determined. With an extreme decrease in the structural weakening coefficient of the massif, an angular interval of shear stress directions is formed, within which the rock in the destruction zone is destroyed. The strength state of the rocks of the massif are determined and predicted according to the given regularities, including warnings about possible collapses in the form of rock bursts.