Determination and verification of the calculated model parameters of salt rocks taking into account softening and plastic flow

Evgenii Kozlovskiy,Mikhail Zhuravkov

doi:10.31897/pmi.2021.1.4

Abstract

The article suggests using a combination of the modified Burgers model and the Mohr – Coulomb model with the degradation of the adhesion coefficient and the increase in the friction coefficient to determine the parameters of salt rocks. A comparative analysis of long-term laboratory tests and field observations in underground mine workings with the results obtained using a calculated model with certain parameters is carried out. The parameters of the Mohr – Coulomb model with the degradation of the adhesion coefficient and the increase in the friction coefficient were obtained from the statistically processed data of laboratory tests, and the parameters of the modified Burgers model were determined. Using numerical methods, virtual (computer) axisymmetric triaxial tests, both instantaneous and long-term, were performed on the basis of the proposed model with selected parameters. A model problem is solved for comparing the behavior of the model with the data of observation stations in underground mine workings obtained from borehole rod extensometers and contour deformation marks. The analytically obtained coefficients of the nonlinear viscous element of the modified Burgers model for all the analyzed salt rocks did not need to be corrected based on the monitoring results. At the same time, optimization was required for the viscoelastic element coefficients for all the considered rocks. The analysis of the model studies showed a satisfactory convergence with the data on the observation stations. The comparative analysis carried out on the models based on laboratory tests and observations in the workings indicates the correct determination of the parameters for salt rocks and the verification of the model in general.

Highlights

Полученные аналитически коэффициенты нелинейного вязкого элемента модифицированной модели Бюргерса для всех проанализированных соляных пород не нуждались в коррекции по результатам мониторинга
Для прогнозирования развития деформационных процессов во времени в массиве горных пород в окрестности подземного сооружения активно используются численные методы
Что СП 91.13330.2011 в ряде случаев не позволяет произвести расчеты на устойчивость выработок глубокого залегания в соляных и калийных рудниках, а использование численных методов при проектировании – обязательно

Summary

Introduction

В статье предложено использование комбинации модифицированной модели Бюргерса и модели Мора – Кулона с деградацией коэффициента сцепления и возрастанием коэффициента трения для определения параметров соляных пород. Полученные аналитически коэффициенты нелинейного вязкого элемента модифицированной модели Бюргерса для всех проанализированных соляных пород не нуждались в коррекции по результатам мониторинга. Например, «сценарий» процесса разрушения массива горных пород в окрестности подземного сооружения, согласно модельным расчетам, может лишь отдаленно соответствовать реальным условиям [19, 26], когда процесс ползучести вмещающего массива описывается некорректно и отличается от данных мониторинга в натурных условиях [11, 23].

Results

Conclusion