Массив горных пород как активная блочно-иерархическая среда: разработка теории и методов моделирования процессов деформирования и разрушения при длительных слабых воздействиях природного и техногенного характера с целью предотвращения катастрофических проявлений горного давления

В настоящее время все более актуальными становятся вопросы безопасности и контроля за состоянием сложных технологических объектов, таких как атомные и гидроэлектростанции, шахты и рудники, сооружения опасных промышленных производств и хранилищ. Аварии и катастрофы на подобных объектах зачастую сопровождаются гибелью людей и значительным материальным ущербом. Особенно необходим подобный контроль в сейсмоактивных районах.За последние десятилетия в сейсмологии и геофизике накоплен обширный материал по предвестникам землетрясений и горных ударов.Хорошо известно, что массив горных пород представляет собой сложную иерархическую структурно-неоднородную среду. Блочность строения породных массивов определяет такие его фундаментальные свойства, как дилатансия, внутреннее трение, сцепление, нелинейность поведения и анизотропия. Наряду с этим она допускает практически неограниченное число форм его равновесного состояния. При этом отдельные области массива могут быть «заряжены» энергией в виде внутренних самоуравновешенных напряжений, т.е. выступать в роли потенциальных источников энергии. Кратковременные сильные воздействия на массив, например, взрывные воздействия, способны привести к перестройке внутренней структуры среды, и, как следствие, к аккумулированию части энергии такого воздействия. Важным свойством блочной структуры является способность накапливать результаты не только сильных, но и сравнительно слабых воздействий, действующих регулярно и длительное время. В качестве таких воздействий могут выступать периодические взрывы, реализуемые вдалеке от исследуемой области массива, приливные деформации, периодические техногенные воздействия и др. При определенных условиях накопленная энергия может быть высвобождена, причем этот процесс может носить как устойчивый релаксационный, так и неустойчивый катастрофический характер в виде толчков, горных ударов, землетрясений.Проект посвящен математическому моделированию поведения иерархических сред со структурой с применением методов неархимедового анализа. Разработанные модели будут реализованы в виде конечно-элементных алгоритмов и компьютерных программ, позволяющих численно решать краевые задачи геомеханики. Наряду с континуальным подходом будет использован численный метод дискретных элементов. На этой основе будет осуществлено моделирование процессов деформирования в породном массиве при прохождении в нем выработки, проанализировано перераспределение опорного давления при продвижении очистного забоя.В экспериментальной части предполагает проведение лабораторных и натурных измерений. влияния слабых ударных воздействий, повторяющихся в течение длительного времени, на изменение напряженно-деформированного состояния среды.