|
Дослідження механізму зародження провалу земної поверхні над соляною шахтою
Л.М.Захарова1*, О.В. Чеснокова1,
О.Ю.Підгурна2, В.В.Назимко1
1Iнститут фізики гірничих процесів НАН України, Дніпро, Україна
2 Донецький національний технічний університет, Покровськ, Україна
*Автор для спілкування:
mila2017ma@gmail.com
Физико-технические проблемы горного производства,
2020, (22), 57-76.
https://doi.org/10.37101/ftpgp22.01.005
full
text (pdf)
АННОТАЦІЯ
Мета. Дослідження зрушень гірського масиву навколо покинутої солевидобувної шахти. Ідентифікація дисипативних
структур під час провалів
земної поверхні.
Meтоди. FLAC3D програмний пакет був застосований для моделювання перерозподілу напружень і деформацій під час необоротних зрушень масиву під час його активізації.
Результати. Виконані дослідження дозволили встановити
суттєві особливості розвитку та активізації зрушень масиву навколо соляних шахт під дією обводнення
контакту соляного купола з вищерозташованими
породами. Головна особливість полягає
в тому, що процес зародження руйнування протікає не від земної поверхні, а починається в глибині масиву, потім він виходить не земну поверхню. Сам процес активізації супроводжується різкою швидкою еволюцією, видозміною кластерної мозаїки, яка змінює свою поведінку від неузгодженого до узгодженого
і навпаки. Тобто відбувається періодична зміна характеру кластерної мозаїки, при якому кластери поводяться як неузгоджено так і злагоджено.
Саме цей механізм сприяє, по-перше руйнуванню, по-друге поділу
масиву на окремі складові, по-третє протилежному руху цих складових стосовно один одного, і по-четверте
зародження і розвитку провалів земної поверхні.
Новизна. Вперше були зафіксовані дисипативні структури під час зародження провалу земної поверхні над підземними виробками соляної шати. Паттерни дисипативних структур проявляються
у вигляді потоків, вихорів й кластерів у межах яких спостерігається злагоджені зрушення гірського масиву.
Практичні результати. Для придушення дисипативних структур запропоновано
обмежити степені вільності необоротним зрушенням масиву гірських порід. Зокрема поздовжні осі камер рекомендовано орієнтувати
перпендикулярно простяганню площині
послаблення масиву.
Kлючові слова: гірський масив, необоротні зрушення, руйнування, моделювання,
FLAC3D, дисипативні структури
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. FLAC3D Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions,
(2015). Itasca. 213p.
2. Galve, J.P., Remondo, J.
& Gutiérrez, F. (2011). Improving sinkhole hazard models
incorporating magnitude–frequency relationships and nearest neighbor analysis. Geomorphology, 134(1–2),
157-170.
3
Gutiérrez, F., Fabregat, I., Roqué, C., Carbonel,
D. & Sevil, J. (2019). Sinkholes in hypogene versus epigene karst
systems, illustrated with the hypogene gypsum
karst of the Sant Miquel de Campmajor
Valley, NE Spain. Geomorphology, 328, 57-78.
4. Karfakis, M. G. (1986). Chimney Subsidence - A Case
Study. (University of Wyoming) Document IDARMA-86-0275The 27th U.S.
Symposium on Rock Mechanics (USRMS), 23-25 June, Tuscaloosa, Alabama.
5. Kim, J.-W., Lu,
Z., & Kaufmann, J. (2019). Evolution of sinkholes over Wink, Texas,
observed by high-resolution optical and SAR imagery. Remote Sensing of
Environment, 222, 119-132
6. Kondepudi, D,. & Prigogin, I. (2015). Modern thermodynamics: from heat
engines to dissipative structures. Second edition. John Wiley & Sons,
XXVI, 524.
7. Linares, R., Roqué, C., Gutiérrez, F., Zarroca, M., Fabregat, I.
(2017). The impact of droughts and climate change on sinkhole occurrence. A
case study from the evaporite karst of the Fluvia Valley, NE Spain. Science of The Total
Environment, 579, 345-358.
8. Sahu, P., Lokhande,R.D.
(2015). An Investigation of Sinkhole Subsidence and its Preventive Measures
in Underground Coal Mining. Procedia Earth and Planetary Science,
11, 63-75.
9. Salmi, E.F., Karakus, M.,
Nazem, M. (2019). Assessing the effects of rock mass gradual deterioration
on the long-term stability of abandoned mine workings and
the mechanisms of post-mining subsidence – A case study of Castle Fields
mine. Tunnelling and Underground Space Technology, 88,
169-185.
10 Xia, K., Chen,
C., Zheng, Y., Zhang, H., Yang, K. (2019). Engineering geology and ground
collapse mechanism in the Chengchao Iron-ore Mine
in China. Engineering Geology, 249, 129-147.
|
