Горная геомеханика
Механика горных пород (a. rock geomechanics; н. Montangeomechanik; ф. geomecanique des roches; и. mecanica de rocas), — наука о прочности, устойчивости и деформируемости массивов г. п. и горн.-техн. объектов в условиях горн. давления (природного и вызванного горн. работами). Г. г. — один из осн. разделов Горных наук. Предмет Г. г. — механич. процессы, происходящие в массиве г. п. и связанные гл. обр. с проведением в нём горн. выработок (формирование напряжённого состояния массивов пород и его изменения в связи с проведением выработок, сдвижение г. п., взаимодействие пород с крепями горн. выработок и др.). Г. г. решает задачи управления Горным давлением, взаимодействия массива пород с крепями и обделкой горн. выработок, устойчивости подземных и открытых горн. выработок, сдвижения породных толщ и земной поверхности под влиянием горн. работ, борьбы с динамич. проявлениями горн. давления — Горными ударами, Внезапными выбросами и др. Для решения задач Г. г. используются натурные наблюдения и инструментальные измерения напряжений, деформаций, сдвижений г. п., моделирование, аналитич. методы. Г. г. связана с механикой деформируемой среды, геологией, геотектоникой, инж. геологией, сейсмологией, из физико-техн. дисциплин — со строительной механикой.
Г. г. сформировалась в науч. дисциплину в 19 в. в связи с изучением условий обрушения и оседания земной поверхности над горн. выработками. В России исследования в области Г. г. включали охрану сооружений на поверхности от влияния сдвижения г. п. (Г. Д. Романовский, 1898-1900), изучение взаимосвязи обрушения пород над выработками с применяемыми системами разработки (Б. И. Бокий, 1903), развитие гипотезы свода естеств. равновесия пород над выработками, расчёты устойчивых пролётов выработок и величины горн. давления (M. M. Протодьяконов, 1907), создание программы изучения сдвижения и обрушений пород (П. М. Леонтовский, 1911-13).
Основополагающие исследования в Г. г. были выполнены после Oкт. революции 1917. Под рук. И. М. Бахурина в Ленинграде в 20-е гг. была создана науч. школа по изучению сдвижения г. п. В 30-е гг. в Киеве сформировалась науч. школа во главе с А. Н. Динником, изучавшая поля напряжений вокруг выработок разл. размеров и конфигураций на основе теории упругости. В 1935-40 были впервые предложены методы непосредств. определения напряжений в массивах г. п. (Д. Д. Головачёв и Г. H. Кузнецов); в 1936 разработан метод моделирования с использованием эквивалентных материалов (Кузнецов). В 40-50-е гг. созданы способы расчёта на прочность целиков (Л. Д. Шевяков и др.), инж. способы расчёта горн. давления на основе строит. механики и сопротивления материалов (В. Д. Слесарев, П. М. Цимбаревич). Фундаментальные исследования велись в этот период по теории предельного равновесия применительно к устойчивости бортов карьеров, котлованов и отвалов. В 50- 60-е гг. изучен механизм взаимодействия массива пород и крепей горн. выработок; при этом было установлено, что крепь следует рассматривать как активный элемент, свойства к-рого существенно влияют на условия деформирования массива окружающих пород (Г. А. Крупенников и др.). В 60-70-х гг. развивались исследования реологич. процессов в массивах г. п., особенностей деформирования и разрушения г. п. в условиях неравномерных нагрузок при высоком горн. давлении (К. В. Руппенейт, Ж. С. Ержанов, Е. И. Шемякин). Благодаря разработке и применению численных методов (конечно-разностного и вариационно-разностного) достигнуты успехи в аналитич. определении напряжённо- деформированного состояния структурно- неоднородных массивов пород. В этот период расширились представления о природе горн. давления, связанные с изучением тектонич. полей напряжений (М. В. Гзовский, И. А. Турчанинов).
Перспективные направления развития Г. г. связаны с изучением механич. поведения г. п. на больших глубинах, созданием бесшахтных и безлюдных процессов добычи п. и., исследованием влияния на массивы пород динамич. нагрузок (массовые взрывы, землетрясения, крупные обрушения), прогнозированием освоения недр Луны и др. планет.
За рубежом наиболее крупные исследования в Г. г. выполнили; А. Гейм (Швейцария), первым выдвинувший гипотезу о гидростатич. напряжённом состоянии массива г. п.; Г. Шпакелер (ГДР), установивший закономерности распределения напряжений в толще пород вокруг очистных пространств в разл. горн.-геол. условиях; О. Якоби (ФРГ), детально изучивший закономерности горн. давления при разработке угольных пластов; Ф. Мор (ФРГ), установивший важные закономерности взаимодействия г. п. и крепей; Р. Феннер (Чили), проведший теоретич. и экспериментальные исследования по созданию основ матем. теории горн. давления; А. Лабас (Бельгия), предложивший способы расчёта горн. давления с учётом податливости и др. характеристик крепей; Е. Литвинишин (ПНР), развивший статистич. методы в приложении к задачам Г. г.; Л. Мюллер (Австралия), детально изучивший закономерности Г. г. в скальных массивах и решивший ряд конкретных задач их использования в инж. практике и др.
С 50-х гг. 20 в. проводятся междунар. конференции по Г. г. При АН ГДР с 1958 функционирует Междунар. бюро по механике г. п. В 1962 организовано Междунар. об-во по механике г. п., к-рое проводит раз в 4 года конгрессы. По тематич. плану СЭВ с 1967 ведутся совместные работы по созданию комплексов разл. аппаратуры и совершенствованию методов определения напряжений в массиве г. п.
В СССР исследования по Г. г. проводятся в ин-тах АН СССР, ИПКОНе, Ин-те горн. дела СО АН СССР, Горн. ин-те Кольского филиала АН СССР, Ин-те физики и механики г. п. АН Кирг. ССР, Ин-те геотехн. механики АН УССР, Ин-те горн. дела АН Казах. ССР, отраслевых н.-и. ин-тах — горной геомеханики и маркшейдерского дела, горного дела им. А. А. Скочинского, Гидропроекте, а также в горных вузах — Московском, Ленинградском и Днепропетровском.
Литература: Руппенейт К. В., Либерман Ю. M., Введение в механику горных пород, М., 1960; Мюллер Л., Инженерная механика. Геология скальных массивов, (пер. с нем.), М., 1971; Турчанинов И. A., Иофис M. A., Каспарьян Э. В., Основы механики горных пород, Л., 1977; Борисов A. A., Механика горных пород, M., 1980; Obert L, Duvаll W., Rock mechanics and the design of structures in rock, N. Y. — (a. o.), 1967.
И. А. Турчанинов, Е. И. Шемякин.