Вестник Кольского научного центра РАН. 2010, №1.

УДК 622.831 НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД В СИСТЕМЕ «РАЗРЫВ-БАРЬЕР-РАЗРЫВ» С.Н. Савченко, А.А. Козырев Горный институт КНЦ РАН Аннотация Методами численного и физического моделирования исследовано напряженное состояние горных пород с трещинами и характер разрушения барьерных зон между ними. Ключевые слова: cu стема ««барьер-разрыв-барьер», напряженное состояние. Блочное строение массивов горных пород теснейшим образом связано с его трещиноватостью. Трещиноватость и блочность - это две грани одного и того же явления, порожденного, на наш взгляд, некоторой неоднородностью напряженно-деформированного состояния. В связи с этим научный и практический интерес представляет исследование напряженно-деформированного состояния неоднородных массивов, его изменение в процессе развития (роста) неоднородностей, выяснение возможных причин, порождающих эти изменения. Изучение закономерностей разрушения барьерных зон весьма актуально для прогнозирования и анализа причин горных ударов, техногенных и естественных землетрясений [1, 2]. В последние годы процесс подготовки горных ударов тектонического типа и землетрясений связывается с прорастанием крупных магистральных разрывов, возникновению которых предшествует образование самостоятельных мелких разрывов, постепенно разрастающихся и взаимодействующих друг с другом [3-6]. При физическом моделировании создать одинаковые условия на контактах берегов трещины для различных экспериментов практически невозможно, а в случае математического моделирования с достаточной достоверностью можно сказать, что нормальные к границе контакта напряжения и перемещения о п и un на противоположных берегах равны оП = о— '>ип =и —, а тангенциальные о Т и ит имеют разрывы. Величины разрывов о * - о~ = {от } и u* —и~ = {ит } в общем случае неизвестны, поэтому нет достаточных граничных условий для решения задачи. Если полагать, что берега разрывов не взаимодействуют, то решение задачи будет зависеть от их геометрии. Рассмотрим более общий случай двух разрывов одинаковой длины L , располагаемых на параллельных линиях, расстояние между которыми равно Н, а расстояние между концами проекций разрывов на одну линию обозначим через D (рис. 1). Рис. 1. Схема модели, геометрические параметры разрывов и эквивалентная система сил, действующих на бесконечности Исследование выполнено в упругой постановке задачи методом граничных элементов в варианте равномерно распределенных нагрузок на элементах. Для каждого Н / L = 0.2; 0.5; 1.0; 1.5 исследуем случаи изменения D /L = 0; 0.2; 0.5; 1.0 при углах ориентации а = 10, 20, 30, 45, 60, 70, 80, 90°, полагая сначала Tx = —1, Ty = 0 , Txy = 0 . Характер распределения главных напряжений o xf |Tx| и о 2/ |Tx| , например, для случая H / L = 0.5, D /L = 0.2, а = 60 ° показан на рис. 2, из которого следует, что во всей барьерной 9