История развития, цели и задачи геомеханки
Геомеханика – это наука о механических процессах в земной коре, а также ее состоянии.
Все процессы, протекающие в земной коре, делятся на:
- Механические (центробежные силы и т.п.).
- Термические (нагревание и остывание).
Главной целью геомеханики как науки является объяснение уже произошедших и прогнозирование будущих процессов, способствующих изменению напряженно-деформационного состояния участков земной коры: ее жидкой, твердой и газообразной фаз. Основная задача геомеханики заключается в установлении закономерностей формирования протекания процессов перераспределения деформаций, напряжений, упрочнения, перемещения, разрушения участков земной коры, а также механических свойств горных пород.
Становление геомеханики как отдельной науки началось с развития и формирования механики горных пород, входящей в состав физики горных пород и процессов. Всего можно выделить четыре этапа развития геомеханики.
- На первом этапе осуществлялись экспериментальные определения механических свойств отдельных видов грунта, а также массивных кристаллических горных пород, как сплошных деформируемых сред.
- На втором этапе появилось учение, касающееся консолидации несплошных систем. Существенным вкладом в развитие науки на данном этапе отметились Терцаги, Флорин и Герсеванов.
- На третьем этапе развития были разработаны основы механики органогенных и трехфазных грунтовых систем. Существенный вклад в развитие геомеханики внесли ученые Зарецкий, Мартиросян и другие.
- На четвертом была разработана механика слабых органических масс и трещиновато-блочных систем. Наибольший вклад в развитие геомеханики на этом этапе внесли такие ученые, как Коновалов, Амарян, Абелев, Морарескул, Евдокимов и Ухов.
На всех этапах развитию гемоеханики способствовали запросы со стороны контролирующих органов в области безопасности горных работ. В середине 19 века в странах Европы, из-за возросшего числа катастроф, связанных с механикой горных пород, был разработан свод постановлений, которые регламентировали процессы извлечения полезных ископаемых. Исследование гемеханических процессов в России началось только в 30-х годах прошлого века и каждый год методика совершенствовалась. В настоящее время разработаны бассейновые Правила охраны сооружений, которые основаны исключительно на инженерных наблюдениях и расчетах.
Основные направления и суть геомеханики
Главная инженерная задача геомеханики заключается в разработке и обосновании способов управления механическими процессами в массивах горных пород, а также повышении производительности и надежности технологических процессов. Все процессы, которые изучаются геомеханикой, можно разделить на несколько больших групп:
- Сдвижение горных пород, которые могут проявляться в самых разнообразных формах.
- Формирование напряженно-деформационного состояния массива горных пород, а также его изменение из-за проведения разработок.
- Динамические явления и процессы в массивах горных пород.
Массив горных пород – это участок земной коры, который характеризуется определенными инженерно-геологическими свойствами слагающих горных пород и условиями образования.
Одним из научных направлений геомеханики является «механика горных пород», задачи которой отличаются масштабом явлений, но соответствуют задачам геомеханики. Если для геомеханики объектами являются крупномасштабные объекты и явления типа многокилометровых толщ земной коры или континентов, то для механики горных пород такими объектами являются породные массивы в масштабе нескольких (иногда одного) горных предприятий, размеры которых от степени влияния производственных процессов.
Геомеханики является активно развивающейся, область ее исследований постоянно расширяется, а решаемые задачи усложняются. Современной проблемой геомеханики является проблема, связанная с организацией постоянного контроля и наблюдения за состоянием массива горных пород, во время строительства подземных сооружений для решения различных вопросов (например, оценка экологического влияния на окружающую среду), а также во время разработки месторождений полезных ископаемых. Решение данной проблемы требует специальной аппаратуры и принципиально новых научных подходов.
Исследования геомеханики в первую очередь основаны на результатах и методах сторонних фундаментальных наук, таких как математический анализ, прикладная математика, математическое моделирование, а также смежные разделы химии и физики.
