1.1.2. Лабораторные исследования

Лабораторные исследования зонального разрушения горных пород вокруг подземных выработок проведены на моделях из эквивалентных материалов [21 - 24]. Моделировался трещиноватый массив.

Исследования на плоских моделях позволили установить образование вокруг выработок одиночных замкнутых трещин отрыва, повторяющих контур выработки (рис. 1.6). Образованные трещинами контуры отделены друг от друга участками деформированного массива. Число контуров определяется величиной действующих напряжений. Появление охватывающих контур выработки трещин начинается при напряжениях, превышающих предел прочности материала модели на одноосное сжатие. В объемных моделях вокруг выработки выделяются зоны сплошной нарушенности, отделяемые друг от друга относительно менее нарушенными зонами, которые разделены квазирадиальными трещинами. В момент образования зон скорость конвергенции в выработке резко возрастает. Установлено, что ширина зон закономерно изменяется с удалением от контура сечения выработки в глубь массива.

При значениях показателя у„Н/ос = 1,1 -1,6 (где уп - объемный вес пород, Н -глубина заложения выработки, ос - предел прочности на одноосное сжатие) вокруг выработки образуется одна зона трещин, при значениях параметра уН/ас= 2,2 - 2,4 - две зоны, а при значениях 2,7 - три зоны трещин. Расстояние до последней зоны трещин зависит от наличия в выработке крепи, а также от степени трещнноватости массива. В работе [25] получены

Рис 1.6. Характер отрывного разрушения массива вокруг выработок в плоской модели по данным [22] зависимости расстояния до наиболее удаленной от контура сечения выработки зоны трещин от параметра у„Н/ас.. Установлено слабое влияние модуля деформации пород на величину относитеольных напряжений, при которых регистрируется появление зон трещин. Наличие крепи повышает уровень этих напряжений.

Появление концентрических трещин вокруг неподкрепленной выработки круглой формы в модели, материалом которой служили каолиннзнрованные породы, отмечено в [26]. Помимо концентрических трещин в массиве появляются также трещины квазирадиального направления.

В работе [27] исследовано напряженно-деформированное состояние вокруг отверстий круглой, эллиптической и квадратной формы, моделирующих выработку в моделях, материалом которых служил бетон. Испытания проводились в условиях сжатия, при этом модели доводились до разрушения. Установлено противоположное направление главных напряжений в соседних зонах: приконтурной и непосредственно к ней примыкающей.

Таким образом, в натурных и лабораторных экспериментальных исследованиях установлено, что в массиве вокруг подземных выработок отрывное разрушение может носить зональный характер. В 1992 году зарегистрировано в качестве открытия явление "зональной дезинтеграции", заключающееся в том, что "вокруг горных выработок образуются кольцеобразные чередующиеся зоны слабо нарушенных и разрушенных пород" [28-33].