plik do pobrania - KGHM CUPRUM sp. z oo Centrum Badawczo ...

More documents

Recommendations

Info

44J. Butra, R. Dębkowski, D. Pawelus, M. Szpak___________________________________________________________________________2. Pierwotny stan naprężeń w górotworzeUstalenie pierwotnego stanu naprężeń – w górotworze nienaruszonymdziałalnością górniczą stanowi punkt wyjścia wszelkich rozważań geomechanicznych.Wynika to z faktu, że w sytuacji wykonywania podziemnychrobót górniczych, wszelkie zmiany geomechaniczne zachodzące w górotworzeodnoszone są do stanu pierwotnego [13, 20]. Zdefiniowanie tego stanujest najważniejszym elementem charakterystyki górotworu.W sposób ogólny stwierdzić można, że głównymi czynnikami mogącymiwpływać na stan naprężenia w litosferze jest siła grawitacji, a konkretniejciężar skał nadległych (budowa litologiczna) oraz możliwa obecność występowanianaprężeń pochodzenia tektonicznego, związanych z dawnymi,dynamicznymi zjawiskami górotwórczymi, skutkujących deformacjami ciągłymii nieciągłymi w górotworze. Elementami kształtującymi postać naprężeńpierwotnych są również: rzeźba (ukształtowanie) powierzchni terenu,przebieg procesu erozji i wietrzenia skał oraz sieć spękań i nieciągłości wmasywie.2.1. Pierwotny stan naprężeń w górotworze wywołany siłągrawitacyjnąWyznaczenie stanu naprężeń w górotworze nienaruszonym działalnościągórniczą oparte jest na analizie ośrodka traktowanego jako półprzestrzeńsprężysta, ciągła, jednorodna i izotropowa. Ten wyidealizowany, uproszczonymodel budowy masywu górotworu obrazuje w dużym przybliżeniuwierzchnią warstwę skorupy ziemskiej, zbudowaną ze skał zwięzłych i litych[12]. Dla górotworu, w którym poza grawitacją nie ma innych obciążeń, analizasprowadza się do określenia naprężeń działających na elementarną objętośćo kształcie sześcianu, wyciętą z masywu skorupy ziemskiej na głębokościH (rys. 1).Ciężar nadkładu działający w kierunku pionowym wywołuje naprężeniepionowe o wartości:gdzie:σ = γ ⋅ H(1)zσ z - naprężenie pionowe, [MPa],γ - ciężar objętościowy skał nadkładu, [MN/m 3 ],H - głębokość zalegania rozpatrywanej warstwy skalnej, [m].
Wpływ naprężeń pierwotnych na stateczność wyrobisk górniczych 45___________________________________________________________________________Rys. 1. Składowe pierwotnego stanu naprężenia w górotworze nienaruszonym [20]Jeśli pominie się ciężar własny sześcianu, to można przyjąć, że na jegodolną ściankę działa również naprężenie σ z . Pod wpływem naprężeń pionowychpowinny w wyciętym elemencie występować odkształcenia poprzeczne,powodujące jego poszerzenie się na boki. Taka postać odkształceń jestprosto wytłumaczalna w sytuacji, gdy podłoże pod danym sześciennym elementemstanowi nieskończenie sztywna płyta, a każdy elementarny sześcianposiada jednakowe parametry fizyko-mechaniczne.Odkształcenia te określa właściwy dla danego ośrodka współczynnik Poissonaν wyznaczany laboratoryjne dla skał. Jednak sąsiadujące z rozpatrywanymelementem inne elementarne sześciany, które leżą w tej samejpłaszczyźnie poziomej i są poddane takim samym ciśnieniom pionowym,również dążyć będą z równą siłą do odkształcania się w kierunku poprzecznym.Dlatego przyjmuje się, że odkształcenia poprzeczne rozpatrywanegoelementarnego sześcianu są równe zeru [12]. Pod wpływem naprężeniapionowego σ z i wobec braku możliwości odkształceń poprzecznych (ε x = 0,ε y = 0) na powierzchniach bocznych sześcianu pojawiają się jednakoweco do wartości naprężenia poziome σ x = σ y . Ich wielkość określa się wychodzącz uogólnionego prawa sprężystości Hooke’a, przyjmując tym samymliniową zależność pomiędzy naprężeniami a odkształceniami, zgodnieze wzorem:1εx= εy= [ σx− v( σy+ σz)] = 0(2)Egdzie:ε x - odkształcenie liniowe w kierunku osi x, [-],ε y - odkształcenie liniowe w kierunku osi y, [-],E - moduł sprężystości liniowej, [MPa],
Page 1: Cuprum nr 1 (58) 201143____________
Page 5 and 6: Wpływ naprężeń pierwotnych na s

plik do pobrania - KGHM CUPRUM sp. z oo Centrum Badawczo ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?