Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Мая 2013 в 14:08, реферат
Начиная с самых первых шагов своего развития человечество вынуждено было добывать необходимые продукты и материалы из окружающей среды, в том числе и из недр Земли. Поэтому горные промыслы являются древнейшими видами осознанной деятельности человека и имеют многовековую историю.
При этом по мере всё большего проникновения в подземное пространство человек сталкивался со всё более возраст
1. Введение 3
2. История развития геомеханики 4
3. Предмет и сущность геомеханики. 7
4. Основные направления и задачи геомеханики. 10
5. Объект и общая методология исследований в геомеханике. 11
6. Современное развитие геомеханики. 14
Список литературы 17
Массивы горных пород образуют особые физические среды, состояние которых определяется тремя составляющими - свойствами горных пород, слагающих их; структурными особенностями и естественным напряженным состоянием.
Поскольку для всех указанных составляющих степень неоднородности достаточно высока, то в целом и для массивов неоднородность существенно выше, чем для любых других искусственных или даже естественных материалов.
Эта существенная неоднородность массивов определяет чрезвычайно широкую изменчивость характеристик пород и заставляет применять специфические приёмы к изучению свойств и закономерностей их изменения в зависимости от рассматриваемых объёмов, режимов силовых воздействий, времени воздействия и т.д.
При такой специфике первым непременным этапом, иногда весьма продолжительным по времени, является непосредственное определение свойств пород при различных условиях. Затем по мере накопления результатов испытаний конкретных пород и в конкретных условиях наступает следующий этап - этап обобщений и здесь весьма актуальной становится задача систематизации горных пород по свойствам с тем, чтобы уже без проведения специальных исследований было возможно прогнозировать те или иные процессы и явления. Систематизация горных пород по свойствам носит название классификации.
Рассмотренный подход к изучению свойств горных пород весьма характерен и практически без изменений применим и к другим вопросам геомеханики - исследованию напряжённо-деформированного состояния, разработке теории динамических проявлений горного давления, вопросам сдвижения горных пород и др.
Вместе с тем в геомеханике первостепенное значение имеет анализ характера и форм проявления механических процессов в различных горно-геологических условиях ведения горных работ. При этом особую важность приобретают натурные наблюдения и инструментальные методы измерений с целью определения основных параметров изучаемых процессов в конкретных условиях: напряжений, деформаций, сдвижений горных пород и их изменения в зависимости от основных действующих факторов. Данные, получаемые из натурных исследований, позволяют типизировать изучаемые явления и процессы, уяснять их общий механизм и физическую сущность и проводить дальнейшие теоретические обобщения, устанавливать допустимую степень схематизации задач.
Учитывая весьма высокую неоднородность массивов горных пород и разнообразие горно-геологических условий, которые достаточно сложно описывать строгими математическими закономерностями для геомеханики в большей степени, чем для других разделов механики, характерно широкое использование методов моделирования, позволяющих выявить и оценить в исследуемых процессах роль различных действующих факторов и получить значения необходимых параметров даже при невозможности строгого решения задач аналитическими методами.
Вместе с тем всё большее применение в геомеханике находят и аналитические методы, что объясняется, в первую очередь, их развитием, а также общим прогрессом в понимании явлений геомеханики и степени воздействия отдельных факторов. При этом очень часто используют комплексные подходы, когда в качестве граничных условий при постановке аналитических задач используются результаты натурных наблюдений и моделирования.
Вообще в геомеханике при такой высокой степени неопределённости исходных данных и начальных условий зачастую нецелесообразно ставить задачи с целью получения точных решений. Более существенно иметь результаты, отражающие главные принципиальные зависимости и которые потому лишь с определённой степенью приближения и с некоторой вероятностью соответствуют наблюдаемым явлениям.
Речь идёт о предрасчёте основных параметров каких-либо процессов с весьма невысокой точностью, но вполне удовлетворяющей практику или даже о получении чисто качественных результатов - например, о прогнозировании форм и характера проявления процессов геомеханики в тех или иных конкретных условиях, их изменении во времени и в пространстве, об определении оптимальных условий ведения горных работ.
Всё сказанное позволяет сформулировать общую методологию геомеханики:
общая методология
геомеханики состоит в широком
использовании и анализе
В совремённой геомеханике широко используются понятия механики сплошной среды, в основу которой положены представления о материальных телах как «о некоторой субстанции, непрерывно заполняющей объем геометрического пространства и наделенной определенными физическими свойствами, отражающими статистические закономерности для реальных физических сред».
Введенное предположение
о сплошности среды позволяет
наделять бесконечно малые объемы тел
свойствами среды и эффективно использовать
аналитический аппарат
Наряду с моделями сплошных сред для описания деформирования массивов горных пород используют модели дискретных сред. В этом случае среду представляют в виде совокупности отдельных частиц, каждая из которых, взятая в отдельности, обладает всеми свойствами твердого тела. Вместе с тем силы сцепления между отдельными частицами отсутствуют вообще, либо настолько малы, что ими можно пренебречь.
До недавнего времени центральным понятием в геомеханике являлось понятие «горное давление». Именно с ним связывались основные процессы геомеханики. Вопрос отыскания и формулирования определения, наиболее точно и строго отражающего это понятие был неоднократно предметом обсуждений и публичных дискуссий на различных кворумах и в научно-технической литературе. Большинство специалистов, предлагая различные формулировки, так или иначе связывало его с понятием силы, имея в виду объёмные силы (в частности, силы тяжести), объективно существующие в массиве пород.
В настоящее время этот термин утратил своё значение, употребляется лишь как образное выражение с широким качественным смыслом первопричины всех механических явлений в массиве пород.
Современным термином является термин «напряженно-деформированное состояние массива пород», исчерпывающе отражающее состояние массива как при наличии выработок, так и при их отсутствии. В последнем случае говорят о начальном или естественном напряженно-деформированном состоянии ненарушенного массива пород, т.е. до проведения горных работ.
Вместе с тем следствием отживающего термина «горное давление» является до сих пор широко используемое понятие «проявления горного давления», под которым понимают деформации, сдвижения и разрушения горных пород, а также результаты силового взаимодействия между породами и крепью, другими словами, результаты действия процессов геомеханики.
Также достаточно широко используется понятие применительно к тем или иным классам систем разработки месторождений полезных ископаемых. Весьма часто термин «управление горным давлением» равнозначен термину «управление кровлей», особенно это характерно для систем разработки пластовых месторождений. В последнее время всё чаще вместо термина «управление горным давлением» употребляют более общее понятие «управление состоянием массива горных пород», понимая при этом проведение некоторого комплекса мероприятий, направленного на поддержание в работоспособном и безопасном состоянии выработок и призабойных зон, где непосредственно располагаются люди и механизмы для добычи полезного ископаемого.