Напряженно-деформированное состояние угольных скважин карагандинского бассейна

Аннотация

В статье рассмотрена задача об определении термоупругих напряжений, возникающих при бурении угольного пласта глубиной не менее 800 м. Напряженно-деформированное состояние – это термин, который из механики деформируемого твердого тела проник в различные сферы, как природного, так и технологического типа. Обычно, различают три типа напряженно-деформированного состояния: первый тип упругой работы – до 35% от разрушающей нагрузки; второй тип упруго-пластической работы – до 75% от разрушающей нагрузки, при этом возникают трещины и их число растет с увеличением нагрузки; третий тип разрушение – трещины возникают лавинообразно и всякая деталь разрушается.

Нам впервые удалось путем подбора интегрального преобразования решить аналитически задачу Стефана для цилиндра конечных размеров, с подвижной границей раздела фаз. Подобное решение для скважины в угольных пластах (а также для других приложений) дает аналитическое решение деформационно-волновому процессу в массиве горных пород, открытое экспериментально в конце 70-х годов прошлого века (научное открытие 1985 года приоритет 1978 года). Полученные нами экспериментальные и теоретические результаты укладываются в модель макроскопической локализации пластического течения. В этой модели показано, что локализация пластического течения в твердых телах (и в угольном пласте) имеет ярко выраженный волновой характер. При этом на стадиях легкого скольжения, линейного и параболического деформационного упрочнения, а также на стадии предварительного разрушения наблюдаемые картины локализации суть разные типы волновых процессов.