ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ ........................................................................................................ 14
1.1 Актуальность проблемы учета неоднородностей в моделировании напряженно-деформированного состояния массива горных пород ........................ 14
1.2 Классификация трещин и их параметры, оказывающие влияние на НДС массива горных пород ................................................................................................... 18
1.3 Объект исследования ........................................................................................ 25
1.4 Обоснование выбора метода исследований ................................................... 27
1.5 Алгоритм метода конечных элементов для решения статической задачи теории упругости ........................................................................................................... 37
1.6 Выводы по главе 1............................................................................................. 46
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С УЧЕТОМ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ............................................................ 47
2.1 Применение контактного элемента для моделирования НДС на границах структурных неоднородностей .................................................................................... 47
2.2 Контактный элемент Р. Гудмана ..................................................................... 48
2.3 Прочностные характеристики контактного элемента ................................... 53
2.4 Модернизация алгоритма программного комплекса SigmaGT при введении контактных элементов .................................................................................................. 58
2.5 Проведение численных экспериментов с использованием контактных элементов в объемной постановке .............................................................................. 65
2.6 Выводы по главе 2............................................................................................. 68
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НОРМАЛЬНОЙ И ТАНГЕНЦИАЛЬНОЙ ЖЕСТКОСТИ ПРИ ИСПЫТАНИИ ОБРАЗЦОВ НА СДВИГ 69
3.1 Определение параметров жесткости трещины лабораторным испытанием на сдвиг ........................................................................................................................... 69
3.1.1 Образец №1: шонкинит с месторождения «Олений ручей» ......................... 71
3.1.2 Образец №2: шонкинит с месторождения «Олений ручей» ......................... 73
3.1.3 Образец №3: уртит с месторождения «Кукисвумчорр» ............................... 76
3.1.4 Образец №4: уртит с месторождения «Кукисвумчорр» ............................... 78
3.1.5 Образец №5: уртит с месторождения «Кукисвумчорр» ............................... 81
3.1.6 Образец №6: уртит с месторождения «Кукисвумчорр» ............................... 83
3.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния приконтурного массива горных пород с учетом разгрузочных мероприятий................................... 88
3.3 Выводы по первому этапу исследования ....................................................... 94
3.4 Оценка эффективности использования контактных элементов по поверхности контакта структурной неоднородности с заполнителем .................... 96
3.4.1 Построение вариантов для численного моделирования ............................... 96
3.4.2 Результаты численных экспериментов ........................................................... 99
4.3 Выводы по второму этапу исследования ...................................................... 102
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД С УЧЕТОМ СТРУКТУРНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ............................................. 104
4.1 Вариант учета неоднородностей при моделировании в SigmaGT ............. 104
4.2 Подход к сохранению регулярной сетки с внедрением контактных элементов ..................................................................................................................... 107
4.3 Методика моделирования напряженно-деформированного состояния массива горных пород с учетом структурных неоднородностей ........................... 115
4.4 Моделирование напряженно-деформированного состояния массива горных пород в окрестности выработки пересеченной трещиной ...................................... 118
4.5 Выводы по главе 4........................................................................................... 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 126
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ .................................................. 128
ПРИЛОЖЕНИЯ ........................................................................................................... 139
ПРИЛОЖЕНИЕ А ....................................................................................................... 139
Геомеханическая характеристика массива, включающего выработку подводящую к РС-6(-20/-100) ........................................................................................................... 139
ПРИЛОЖЕНИЕ Б ........................................................................................................ 140
Фактическая геологическая характеристика выработки подводящей к РС-6(-20/-100) 140
ПРИЛОЖЕНИЕ В ....................................................................................................... 141
Акт о внедрении программного комплекса SigmaGT на руднике «Северный» АО «Кольская ГМК» .......................................................................................................... 141
ПРИЛОЖЕНИЕ Г ........................................................................................................ 142
Отчет «Сопровождение и развитие экспертной системы SigmaGT» КФ АО «Апатит» ....................................................................................................................... 142
ПРИЛОЖЕНИЕ Д ....................................................................................................... 144
Отчет «Обновление программного приложения SigmaGT для моделирования напряженно-деформированного состояния пород в окрестности очистных работ» АО «СЗФК» .................................................................................................................. 144
ПРИЛОЖЕНИЕ Е ........................................................................................................ 146
Отчет «Исследования напряженно-деформированного состояния массива горных пород и геомеханическое сопровождение горных работ на руднике «Северный» АО «Кольская ГМК», в соответствии с техническим заданием № 6-21ГУ» ........ 146
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж....................................................................................................... 148
Отчет «Разработка и адаптация конечно-элементных моделей (в экспертной системе SigmaGT) для расчетов напряженно-деформированного состояния массива горных пород отрабатываемых месторождений» КФ АО «Апатит» ...... 148
