Вестник Кольского научного центра РАН № 3, 2019 г.

Развитие представлений о естественном напряженном состоянии массивов скальных пород Для условий исследуемой модели учитывалось действие веса пород. У боковых границ фиксировались перемещения по координате Х, у нижней границы — по координате Y. Всего для модели было рассмотрено пять различных вариантов граничных условий. Первый вариант представляет собой модель с закреплением нижней и боковых границ и действием только гравитационных сил. На рис. 7 приведено распределение горизонтальных oxx , вертикальных оуу и касательных txy компонентов поля напряжений. Для этих граничных условий в целом характерно постепенное увеличение значений всех напряжений с глубиной. При этом величины горизонтальных напряжений oxx достаточно малы и составляют единицы мегапаскалей. Направления главных напряжений 0 1 , 0 3 — соответственно преимущественно вертикальное и горизонтальное. Величины касательных напряжений txy — минимальны. Эта ситуация характерна для состояния массива, когда разломы являются неактивными и по ним энергия из глубинных слоев не поступает. В качестве второго варианта рассмотрена ситуация, когда к нижней границе модели на всем протяжении исследуемого участка массива горных пород приложена нагрузка, равная 100 МПа (рис. 8). В этом случае в нижней части межразломного пространства формируются высокие сжимающие напряжения до 250 МПа, превышающие по своим значениям вертикальные составляющие. В средней и верхней части моделируемого пространства наблюдаются высокие растягивающие напряжения (до -200 МПа). Также для заданных граничных условий установлено, что ниже отметки 400 м в межразломном пространстве и в разломных зонах главные напряжения 0 1 имеют субгоризонтальную ориентацию, а выше этой отметки — субвертикальную. В целом, полученные результаты мало соответствуют реальной горнотехнической ситуации в рассматриваемом массиве пород. В третьем варианте рассматривалась ситуация, когда нагрузка, снизу равная 100 МПа (рис. 9), приложена только к разломным зонам, т. е. моделируется эффект поступления энергии по разломам, но при этом разломы сверху открыты и ничто не препятствует перемещению пород в теле разлома вверх. В этом случае горизонтальные напряжения oxx формируются только в нижней части моделируемой области. В верхней части горизонтальные напряжения близки к нулевым значениям, вертикальные компоненты по своим значениям практически соответствуют величинам при действии только гравитации (рис. 7). При этом необходимо иметь в виду, что действующая по разломам нагрузка уравновешивается весом пород разломной зоны и геометрические параметры разломных зон существенно влияют на напряженное состояние массива горных пород. Этот вариант по распределению напряжений мало отличается от варианта, когда массив нагружен только гравитационными силами. В четвертом варианте рассмотрена ситуация, когда нагрузка, снизу равная 100 МПа, приложена к разломным зонам, но при этом разломы сверху закрыты и вертикальные перемещения ограничиваются (рис. 10). В этом варианте в нижней части моделируемого пространства появляются небольшие по величине горизонтальные напряжения сжатия (до 10 МПа), вертикальные напряжения в межразломном пространстве плавно возрастают сверху вниз, но имеют небольшие значения, касательные напряжения небольшие по величине. При увеличении нагрузки на разломы снизу (пятый вариант) до 500 МПа (рис. 11) зона действия горизонтальных напряжений увеличивается, напряжения существенно возрастают, а в верхней части моделируемой области наблюдаются горизонтальные напряжения растяжения. Вертикальные напряжения по величине меньше горизонтальных, касательные напряжения имеют средние значения. ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 3/2019 (11) 73