Представлены результаты экспериментальных исследований прочностных свойств горных пород применительно к оценке устойчивости бортов карьеров. Получены формулы, описывающие взаимную связь между показателями предельной и остаточной прочности образцов горных пород и остаточной прочности при сдвиге вдоль поверхностей ослабления. Разработан новый расчетный метод определения показателей остаточной прочности горных пород при сдвиге вдоль поверхностей контактов по данным испытаний малогабаритных монолитных образцов встречно направленными сферическими инденторами. Предложена методика оценки расчетных показателей прочности (коэффициентов структурного ослабления и углов внутреннего трения) трещиноватого прибортового массива. Методика основана на данных испытаний на раскалывание малогабаритных монолитных образцов сферическими инденторами с учетом контактных условий вдоль поверхностей ослабления и доступна к применению в полевых условиях. Допускается использовать при испытаниях образцы неправильной формы. Ключевые слова: устойчивость бортов карьеров; прибортовой массив; геомеханическая модель; коэффициент структурного ослабления; лабораторные испытания; паспорт прочности горных пород; остаточная прочность; контактные условия Благодарность. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 17-77-10101).

Experimental data on the relationship of the residual shear strength of rocks in closed cracks with the functional characteristics of intact rocks – the tensile and compressive components of adhesion, the roughness of the crack surfaces, and the level of normal stresses are presented. A unified integrated approach determines the shear strength of intact and destroyed rocks, the residual shear strength of closed rough cracks has been developed. The approach provides for the selection of stress intervals corresponding to different types of fracture, for each of which a strength criterion is proposed, expressed in terms of functional characteristics of intact rock. An express method for estimating the residual shear strength of rocks by cracks with a rough surface has been developed, in which an improved method of loading samples with spherical indentors is used as a basic test method. The express method implements the transition from the data of mechanical tests of samples with spherical indentors to the shear strength indicators for cracks in the rock mass, taking into account the level of normal stresses and the roughness of the crack surfaces measured in field conditions. In this case the roughness scale developed by Barton is used. The express method is informative and available in the fieldwork.

В работе рассмотрена проблема управления ледовой обстановкой при освоении участков на морской шельфе. Отмечено, что наиболее эффективным способом управления движения айсбергов и их осколков является использование буксировочных систем. В зависимости от размера айсберга в качестве буксировочной системы может использоваться либо одиночный канат, либо ледовая сетка. Описана технология осуществления буксировки. Рассмотрено два варианта математической формулировки задачи буксировки. Инженерный подход основан на решении системы нелинейных дифференциальных уравнений динамики с известными начальными условиями. Наиболее точным является аппарат механики сплошных сред, который опирается на фундаментальные законы сохранения. Он позволяет построить связанную нелинейную систему дифференциальных уравнений с минимальным количеством допущений. Использование данного подхода возможно при численном моделировании процесса буксировки. В работе создана конечно-элементная модель взаимодействия айсберга с буксировочной системой. Разработан упрощенный алгоритм учета жидкости. Получены кинематические и динамические характеристики процесса буксировки. Определен коэффициент динамичности усилий. The paper deals with the problem of ice management during the development of the sea shelf. It is noted that the most effective way to control the movement of icebergs and their fragments is to use towing systems. Depending on the size of the iceberg, either a single rope or an ice net can be used as a towing system. The technology of towing is described. Various of the mathematical formulation of the towing problem are considered. The engineering approach is based on solving a system of nonlinear differential equations of dynamics with initial conditions. More accurate approach is the computational continuum mechanics, which is based on fundamental conservation laws. It allows to build a nonlinear system of differential equations with a minimum of assumptions. This approach can be used for numerical modeling of the towing process. In the paper, a finite element model of the interaction of an iceberg with a towing system is created. To account liquid the simplified algorithm is prescribed. The kinematic and dynamic characteristics of the towing process are obtained. The dynamic factor of axial force is determined.

No abstract

Object and purpose of research. This paper discusses numerical simulation possibilities in terms of stress-strain monitoring for marine engineering structures. This approach can simulate the behavior of strain gauges for both elastic and plastic material behavior. Materials and methods. FEM-based simulation of strain gauge operation process taking into account geometric and physical non-linearity. Main results. Development of refined FE models for sensor installation area of stress-strain monitoring system. Numerical simulation of uniaxial and triaxial strain gauge operation. Time histories of strain gauge readings for linear and non-linear behavior of material. Sensitivity analysis of strain gauges in terms of various strain types. Update of strain gauge arrangement for the best description of structural strains. Conclusion. These results demonstrate and confirm a strong potential of numerical models in development of stress-strain monitoring systems for engineering structures. Simulating strain gauge operation, these models make it possible to determine global strained state of given structure as per strain gauging data for some of its areas.