Программа дисциплины физико-механические свойства горных пород

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание Теория напряжений. Теория деформаций. Уравнения пластического состояния. Методы исследований физико-механических свойств горных пород. Пластичность горных пород. Основная литература

Подобный материал:

• Определение свойств горных пород и оценка сопротивляемости горных пород разрушению, 79.2kb.
• Сибирское отделение ран, 599.36kb.
• М. В. Газонаполненные тампонажные системы для крепления скважин, 1466.7kb.
• Программа дисциплины дс физико-механические свойства конструкционных материалов для, 78.7kb.
• Внеклассное мероприятие: «Вудивительном мире камня» (экскурсия знакомство с минералами, 69.88kb.
• Развитие методов Оценки физико-механических свойств горных пород в массиве для геомеханического, 794.75kb.
• Тема: Минералы и горные породы, 19.13kb.
• Экспериментальное обоснование прочности и разрушения насыщенных осадочных горных пород, 554.01kb.
• Прогнозирование прочности и устойчивости горных пород по фрактальной размерности линии, 305.61kb.
• Исследование взаимосвязи параметров электромагнитных молотов с физико-механическими, 195.5kb.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ГОРНЫХ ПОРОД


Новосибирск

2009


Программа дисциплины «Физико-механические свойствагорных пород» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки бакалавра по специальности 011200 «Геофизика» со специализацией «Геомеханика» по циклу «Общие профессиональные дисциплины» государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования


Автор (составитель):

д.ф.-м.н., профессор Жигалкин Владимир Михайлович, Институт горного дела СО РАН


Рецензент:

чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н., проф. Аннин Борис Дмитриевич, Новосибирский госуниверситет

1.2. Дисциплина «Физико-механические свойства горных пород» предназначена для ознакомления студентов с геомеханическими процессами в массивах горных пород на основе уравнений состояния от начала процесса нагружения и до полной потери ими несущей способности при изменении скорости нагружения, вида напряженного состояния.

Основной задачей освоения дисциплины является: научить студентов подходам к описанию физико-механических свойств горных пород; методам проведения экспериментальных исследований физико-механических свойств; проведение цикла лабораторных работ по изучению физико-механических свойств горных пород и других материалов; построение определяющих соотношений и их проверка.


1.3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

По окончании изучения указанной дисциплины студент должен:

• иметь представление об особенностях упругопластического деформирования образцов горных пород в допредельной и запредельной областях деформирования в условиях простого и сложного нагружения;
  
• знать описывающие эти процессы математические модели, а также иметь представление о механизмах неупругого деформирования материалов;
  
• уметь на основе предложенных определяющих соотношений строить расчетные зависимости и решать конкретные прикладные задачи.
  

1.4. Формы контроля.

Итоговый контроль. Для усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен экзамен.

Текущий контроль. В течение семестра проводится систематический опрос студентов по теоретической части курса, заданий по лабораторным работам, отчетов по проделанным лабораторным работам.


2. Содержание дисциплины.

2.1. Новизна курса.

Курс является общеобразовательным для специализации «Геомеханика». В него включены математические модели в механике сплошной среды, касающиеся области механики деформируемого твердого тела и механики горных пород, описывающие процессы упруго-пластического деформирования горных пород.


2.2. Тематических план курса (распределение часов).

Наименование разделов и тем	Количество часов
	Лекции	Семинары	Лабораторные работы	Самостоятельная работа	Всего часов
1. Введение	2
2. Модели	4
3. Лабораторные работы			8
4. Пластичность горных пород	2
Итого по курсу	8		8

2.3. Содержание отдельных тем и разделов.

Теория напряжений. Напряженное состояние в точке тела. Дифференциальные уравнения равновесия. Разложение тензора напряжений. Главные площадки и главные напряжения. Вид напряженного состояния. Интенсивность напряжений. Интерпретация понятия интенсивности напряжений.

Теория деформаций. Деформированное состояние в точке тела. Условия совместности деформаций. Разложение тензора деформаций. Главные оси и главные деформации. Интенсивность деформаций. Сдвиговые деформации. Приращения деформаций. Скорости деформаций. Вид деформированного состояния.

Уравнения пластического состояния. Условия начала пластичности для изотропного тела. Упруго-пластическое и жестко-пластическое тело. Функция текучести. Критерии текучести, не зависящие от гидростатического давления. Условия постоянства максимального касательного напряжения (условие Треска   Сен-Венана). Условие постоянства интенсивности напряжений (условие Мизеса). Условия пластичности для плоского напряженного состояния. Критерии текучести и прочности, зависящие от гидростатического давления. Критерий прочности Кулона-Навье. Критерий прочности Мора. Огибающая кругов Мора для горных пород. Достоинства и недостатки критериев прочности и пластичности. Постулаты устойчивости материала. Выпуклость поверхности текучести. Теория пластического течения. Теория пластичности Сен-Венана   Мизеса. Теория малых упруго-пластических деформаций. Ассоциативный закон течения. Течение при условии пластичности Треска   Сен-Венана и Мизеса. Простое и сложное нагружения. Связь между теориями пластичности в случае простого нагружения.

Методы исследований физико-механических свойств горных пород. Машины, приборы и методы механических испытаний. Классификация механических испытаний. Требования и технологии изготовления образцов. Методы измерения деформаций. Методики исследований при простых и сложных нагружениях. Методики исследования полных диаграмм «напряжение - деформация», включающих запредельную область деформирования.

Пластичность горных пород. Особенности пластического деформирования горных пород. Ассоциативный закон течения. Деформирование горных пород при разупрочнении Блочная феноменологическая модель элемента деформируемой среды. О построении уравнений состояния материалов при плоском напряженном состоянии (плоской деформации).

Лабораторные работы по исследованию физико-механических свойств материалов и горных пород.

1. Измерение деформаций с помощью тензометров.
   
2. Балка равного сопротивления.
   
3. Определение деформационных и прочностных характеристик при одноосном сжатии (мягкое нагружение).
   
4. Определение деформационных и прочностных характеристик при одноосном сжатии (жесткое нагружение).
   
5. Определение деформационных и прочностных свойств при боковом давлении (мягкое нагружение).
   
6. Полные диаграммы «напряжение - деформация» при трехосном неравнокомпонентном сжатии.
   

2.4. Контрольные вопросы.

• что такое «интенсивность напряжений», «интенсивность деформации»;
  
• выпуклость поверхности напряжения;
  
• критерии прочности.
  

3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. – Москва.: «Машиностроение». – 1975. – 399 с.
   
2. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. – Москва.: Наука, - 420 с.
   
3. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела. – Москва.: Наука, - 1979, - 744 с.
   
4. Работнов Ю.Н. Сопротивление материалов. – Москва.: Физматгиз, 1962.
   
5. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. – Москва.: Наука, 1966.
   
6. Фрейденталь А., Гейрингер Х. Математические теории неупругой сплошной среды. – Москва.: Физматгиз. – 1962. – 432 с.
   
7. Бабаков В.А. Модель идеального жестко-пластического тела (Методическое пособие). – Новосибирск.: Изд-во НГУ, 1990, - 39 с.
   

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Каркашадзе Г.Г. Механическое разрушение горных пород. – Москва.: Изд-во МГГУ, 2004.
   
2. Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Прочность горных пород и устойчивость выработок на больших глубинах. – Москва.: «Недра», – 1986.