[ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Московский государственный горный университет»
Кафедра физики горных пород и процессов
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по методической работе и качеству образования В. Л. Петров «» _2011 г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
СД.Ф.02. ГЕОМЕХАНИКА Направление подготовки 130400 «Горное дело»Специальность «Физические процессы горного или нефтегазового производства»
Форма обучения:
очная Москва
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель дисциплины – сформировать знания об основных гипотезах и закономерностях геомеханики. Задачи дисциплины – научить студентов экспериментально определять механические свойства горных пород, моделировать и прогнозировать геомеханические процессы в породных массивах.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Приобретенные знания должны использоваться при изучении других специальных дисциплин, таких как «Контроль процессов горного производства» и цикла дисциплин «Физические процессы горного производства», а также при проектировании горных работ на уровне курсового и дипломного проектирования. Умения и навыки определять механические свойства горных пород, моделировать и прогнозировать геомеханические процессы должны использоваться в будущей инженерной и научной деятельности специалистов.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы Всего часов Семестры 6 Общая трудоемкость дисциплины 200 100 Аудиторные занятия: 102 51 • лекции 68 34 • практические занятия(ПЗ) 17 - • лабораторные работы (ЛР) 17 17 Самостоятельная работа: 98 49 • курсовой проект(работа) - - реферат - - расчётно-графические работы 98 49 Итоговый контроль зачет экзамен4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий Раздел дисциплины Лекции п/ ПЗ ЛР 1 Деформирование и разрушение горных пород + + + 2 Деформационные и прочностные свойства + + + 3 Реологические свойства + + Деформирование и разрушение пород при + + + Раздел дисциплины Лекции п/ ПЗ ЛР объемном нагружении 5 Механические свойства грунтов + Деформируемость и прочность массивов + Природные и техногенные структурно- механические особенности массива горных пород Особенности механического состояния грунтовых массивов Начальное напряженное состояние грунтовых 9 + + и породных массивов Геомеханические процессы вокруг капитальных выработок и подземных сооружений Геомеханические процессы под влиянием горных работ 12 Моделирование геомеханических процессов + + Контроль механического состояния породного 13 + - массива 4.2. Содержание разделов дисциплины Раздел 1. ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД Основные понятия и определения. Общие сведения о классификациях горных пород, применяемых в геомеханике. Особенности минерального строения. Внутреннее поле напряжений. Полные диаграммы деформирования и общие сведения о механизме деформирования и разрушения горных пород.Раздел 2. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА Свойства горной породы и образца горной породы. Модуль упругости. Модуль деформации при одноосном сжатии и растяжении. Модуль деформации на запредельной стадии деформирования. Коэффициент Пуассона и коэффициент поперечных деформаций. Масштабный эффект при испытании породных образцов. Остаточная прочность. Склонность к хрупкому разрушению. Влияние температуры, газа, воды.
Раздел 3. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Явления ползучести и релаксации напряжений. Статический и динамический модули деформации. Длительная прочность. Особенности длительного деформирования за пределом прочности.
Раздел 4. ДЕФОРМИРОВАНИЕ И РАЗРУШЕНИЕ ПОРОД ПРИ
ОБЪЕМНОМ НАГРУЖЕНИИ
Особенности объемного нагружения горных пород в массиве и существующие способы испытаний. Полные диаграммы деформирования при длительном нагружении. Общие сведения о теориях прочности горных пород. Паспорт прочности горных пород.Раздел 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРУНТОВ Общая классификация грунтов. Водонасыщенные грунты и плывуны.
Вечномерзлые и искусственно замороженные грунты.
Раздел 6. ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ МАССИВОВ Масштабный эффект в породном массиве. Механические свойства породного массива и образца породного массива. Деформируемость трещиноватых массивов. Деформируемость массивов, подверженных технологическому воздействию. Прочность массивов по структурным ослаблениям, прочностная анизотропия. Коэффициент структурного ослабления массива.
Прочность массивов, подверженных технологическому воздействию.
Раздел 7. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОГЕННЫЕ СТРУКТУРНОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД
Общая классификация структурных элементов массива. Неоднородность и анизотропия, естественная и искусственная. Трещиноватость и ее количественные характеристики. Слоистость.Раздел 8. ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ГРУНТОВЫХ МАССИВОВ
Масштабный эффект в грунтовом массиве. Деформируемость и прочность грунтовых массивов. Влияние воды.
ГРУНТОВЫХ И ПОРОДНЫХ МАССИВОВ
Факторы, определяющие начальное напряженное состояние. Гравитационная составляющая нормальных напряжений по горизонтальным площадкам. Коэффициент бокового распора в породных массивах различного строения. Тектоническая составляющая начальных напряжений. Особенности начального напряженного состояния грунтовых массивов.
КАПИТАЛЬНЫ ВЫРАБОТОК И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Общие сведения о напряженно-деформированном состоянии и разрушении породных массивов вокруг выработок. Влияние формы поперечного сечения и глубины заложения, механических свойств и начального напряженного состояния породных массивов. Особенности механического состояния окружающих породных массивов вокруг протяженных капитальных выработок и подземных сооружений, вокруг камер и подземных емкостей.Раздел 11. ГЕОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПОД ВЛИЯНИЕ!^ Общие сведения о напряженно-деформированном состоянии породных массивов вокруг подготовительных и очистных выработок Особенности механического состояния кровли камер и междукамерных ликов, кровли и почвы очистных выработок при разработке одиночных свиты пластов системами с короткими и длинными забоями. Геомеханические процессы сдвижения породных массивов и земной поверхности пол влиянием горных работ. Сдвижение породных массивов и устойчивость от скосов под влиянием открытых горных работ. Динамические проявления геомеханических процессов в виде горных ударов и внезапных выбросов породы, угля и газа.
ПРОЦЕССОВ
Физическое и математическое моделирование. Методы механики деформируемого твердого тела. Напряженное и деформированное состояние.Фундаментальные уравнения. Физические уравнения и геомеханические модели. Аналитические и численные методы моделирования.
Раздел 13. КОНТРОЛЬ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
ПОРОДНОГО МАССИВА
Контроль напряженного состояния. Контроль деформированного состояния.
3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ, ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
дисципли- Наименование лабораторных работ п/п 1. 1 Построение полных диаграмм деформирования горных пород при одноосном сжатии в режиме заданных деформации.2. 2 Определение деформационных свойств горных пород акустическим методом 3. 3 Определение прочностных свойств и построение паспорта 4. 4 Определение критического значения коэффициента интенсивности напряжений горных пород по результатам изгибных испытаний образцов с надпилами 5. 5 Определение компрессионных и прочностных свойств 6. 10,12 Анализ распределения напряжений вокруг выработок различного поперечного сечения на моделях из оптических активных материалов 7. 11,12 Анализ распределения напряжений в кровле камер и междукамерных целиках на моделях из оптически активных 8. 11,12 Анализ распределения напряжений в породном массиве, вмещающем систему очистных выработок, на моделях из 3.2. Примерный перечень практических занятий № № раздела Наименование практических занятий п/п дисциплины 1. 1 Аппроксимация полных диаграмм деформирования и расчет основных параметров механических свойств горных пород 2 2 Анализ паспорта прочности горных пород 3. 3 Анализ реологических процессов и определение параметров ползучести и релаксации напряжений в горных породах 4. 4 Определение параметров объемного напряженного состояния и прочности горных пород в массиве 5. 7 Определение параметров деформируемости трещиноватых 6. 12 Анализ тензора деформаций в различных системах координат и при наличии элементов симметрии 7. 12 Определение деформаций по произвольным направлениям 8. 12 Анализ деформаций в плоскости 9. 12 Построение уравнений неразрывности деформаций 10. 12 Анализ тензора напряжений в различных системах координат и при наличии элементов симметрии 11. 12 Определение главных напряжений в плоской задаче 12. 12 Определение главных касательных напряжений 13. 12 Преобразование физических уравнений 14. 10 Анализ напряженно-деформированного состояния породного массива вокруг выработок при осесимметричном силовом воздействии 15. 9, 10, 11 Анализ напряженно-деформированного состояния породного массива вокруг выработок в негидростатическом поле 16. 10, 11 Анализ разрушения породного массива вокруг выработок а) основная литература:
Баклашов И.В. Основы геомеханики. Учебник – М.:МГГУ, Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механические процессы в породных массивах: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1986.
Салганик P.Л, Афанасенко Г.В., Иофис И.М. Горное давление. – М.:
Недра, 1992.
б) дополнительная литература:
1. Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. – М.: Недра, 1975.
2. Баклашов И.В. «Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Геомеханика». Учебное пособие. - М., МГГУ, 2010 - 40 с.
http://igd.uran.ru/geomech (Научный проект - Геомеханика On-Line) Составитель рабочей программы
«