'Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics'
Doi
Abstract
Объект исследования – массив горных пород с различными формами поперечного сечения выработки. Целью работы является компьютерное моделирование напряженно-деформированного состояния и объемной повреждаемости в окрестности горной выработки. Ненарушенный горный массив еще до образования выработки обладает начальным напряженно-деформированным состоянием (под собственным весом). Поэтому для определения напряженно-деформированного состояния массива с выработкой следует сначала рассчитать напряженное состояние массива без выработки, а затем учесть его как преднапряженное состояние для массива с выработкой. Оценка степени повреждаемости массива с выработкой проводилась на основе полученных распределений напряжений и деформаций. Расчет объемной повреждаемости производился с помощью модели деформированного твердого тела с опасным объемом. Опасный объем есть ограниченная область, где напряжения или деформации превышают установленный порог. Расчет опасных объемов и объемной повреждаемости проводился в конечно-элементном пакете ANSYS. Для этого была написана программа на языке APDL. Для каждого конечного элемента было рассчитано отношение действующих и предельных деформаций. Элементы, для которых данное отношение превышает единицу, и будут образовывать опасный объем для всей рассматриваемой модели. В итоге имеем список элементов, входящих в состав опасного объема, а также его величину. Разработанный метод оценки повреждаемости в окрестности подземной выработки учитывает различные формы сечения выработки и глубины ее залегания. Обоснована актуальность проведения исследования зон возможных разрушений с применением модели деформированного твердого тела с опасным объемом. The object of research is a rock massif with various cross-sectional shapes of roadway. The purpose of work: computer modeling of stress-strain state and volumetric damageability in the neighbourhood of a mine roadway. The undisturbed rock massif has an initial stress-strain state (under its own weight) before a mine roadway is formed. Therefore, to determine the stress-strain state of the rock massif with the mine roadway, we must first calculate the stress state of the rock massif without the roadway and then take it into account as a pre-stressed state for the rock massif therewith. Damageability assessment of the rock massif with a mine roadway was carried out based on the obtained distributions of stresses and strains. We calculated volumetric damageability through the model of a deformed solid body with dangerous volume. Dangerous volume is a limited area where stresses or strains exceed the predetermined threshold. Calculation of dangerous volumes and integral damageability was carried out in the finite element package ANSYS. The program was written in APDL. The ratios between the existing and limiting stresses was calculated for each finite element. The elements for which this ratio exceeds unity will form a dangerous volume for the whole model. As a result, we have an array of finite elements constituting the dangerous volume and its value. The developed method for assessing damageability in the mine roadway neighbourhood takes into account various cross-sectional shapes of the mine roadway and its depth. The relevance of studying possible destruction regions using the model of a deformed solid body with dangerous volume was substantiated
