Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород
Проведено ретроспективний огляд існуючих методик визначення якісних та кількісних показників тріщинуватості гірських порід. A retrospective review of the existing methods of determining the qualitative and quantitative indicators of fracturing of rocks....
Saved in:
| Published in: | Геотехническая механика |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України
2008
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31489 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород / С.А. Кучеренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 240-244. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859513110242525184 |
|---|---|
| author | Кучеренко, С.А. |
| author_facet | Кучеренко, С.А. |
| citation_txt | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород / С.А. Кучеренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 240-244. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Геотехническая механика |
| description | Проведено ретроспективний огляд існуючих методик визначення якісних та кількісних показників тріщинуватості гірських порід.
A retrospective review of the existing methods of determining the qualitative and quantitative indicators of fracturing of rocks.
|
| first_indexed | 2025-11-25T20:09:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
240 Выпуск № 78
УДК 551.252
С.А. Кучеренко
МЕТОДЫ КАЧЕСТВЕННОЙ И КОЛИЧЕСТВЕННОЙ
ОЦЕНКИ ТРЕЩИНОВАТОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД
Проведено ретроспективний огляд існуючих методик визначення якісних та кількісних
показників тріщинуватості гірських порід.
QUALITATIVE AND QUANTITATIVE
ASSESSMENT FRACTURED ROCKS
A retrospective review of the existing methods of determining the qualitative and quantitative
indicators of fracturing of rocks.
Трещиноватость горных пород, как общее свойство горного массива, пред-
ставляет собой фактор, действующий постоянно и оказывающий существенное
влияние на условия разработки. Изучение трещиноватости необходимо для ус-
пешного решения целого ряда практических задач, таких, например, как оценка
устойчивости обнажений, установление связи трещиноватости с углами обру-
шения и сдвижения горных пород, оценка устойчивости бортов карьеров, опре-
деление коллекторских свойств горных пород, изучение влияния трещиновато-
сти на дробление среды взрывом и т.п.
Трещины в горной породе обычно распределяются не хаотически, а по не-
которым системам, характеризующимся определенной ориентировкой в про-
странстве, раскрытием трещин и их густотой, измеряемой количеством трещин
на единицу длины в направлении, нормальном к их плоскостям. Однако необ-
ходимо отметить, что хотя интерес к изучению трещиноватости в настоящее
время велик, до сих пор не разработаны ни методика ее изучения, ни методы
учета ее при решении тех или иных горных задач. Поэтому разные авторы
предлагают различные методы классификации и оценки трещиноватости гор-
ных пород, наиболее распространенные из них приведены ниже.
Различают трещины по их происхождению, деля их на эндогенные, образо-
вавшиеся под влиянием внутренних процессов, и экзогенные – образовавшиеся
в результате внешних воздействий (тектонических процессов). Ориентировка
эндогенных трещин связана с простиранием пород и изменяется по мере его
изменения. Экзогенные трещины разделены на три системы: продольные (сов-
падающее с основным направлением складчатости), поперечные (имеющие на-
правление, близкое к меридиональному) и диагональные – секущие простира-
ние основных складок с северо-востока на юго-запад.
В качестве основных характеристик трещиноватости массива наиболее час-
то применяются следующие.
1) Степень трещиноватости – nТ – число трещин одной системы на 1 м дли-
ны в направлении, перпендикулярном поверхности разрыва.
2) Среднее расстояние между трещинами – величина обратная степени тре-
щиноватости dT=1/nT.
3) Структурный объем – наименьший однородный объем (отдельность) по-
"Геотехническая механика" 241
роды, образованный системой трещин пересекающих массив VC.O=dadbdc, где da,
db и dc – среднее расстояние между трещинами во взаимно перпендикулярных
направлениях.
ВНИМИ предлагает характеризовать трещиноватость массива средними
размерами структурных блоков, на которые он разбивается трещинами
(табл. 1).
Таблица 1 – Характеристика трещиноватости массива
Степень трещиноватости пород
Сильно-
трещино-
ватые
Средне-
трещино-
ватые
Слаботре-
щиноватые
Средние размеры структурных блоков, см <(10-15) 15-50 >(50-100)
Геометрическая классификация. Согласно этой классификации определяется
ориентировка трещин относительно плоскости напластования. По углу φ между
плоскостью трещины и плоскостью напластования трещины разделяются на
две группы – нормальносекущие (φ = 70 – 90°) и кососекущие (φ = 0 – 70°), а по
углу ω между линией простирания пород и линией пересечения плоскости тре-
щины с плоскостью напластования – на три: продольные (ω = 0 – 20°), диаго-
нальные (ω = 20 – 70°) и поперечные (ω = 70 – 90°).
При разработке пластовых месторождений для решения многих горнотех-
нических вопросов, связанных с управлением горным давлением в подземных
выработках и устойчивостью бортов в карьерах необходимо определять трещи-
новатость горных пород и параметры ориентировки трещин по отношению к
поверхностям напластования и элементам системы разработки. Применяемая в
настоящее время методика изучения трещиноватости пород с помощью опре-
деления азимутов и углов падения трещин, применяемая для общей геологиче-
ской оценки трещиноватости пород и их связи с тектоническими процессами,
для рассматриваемых целей неудобна, так как не дает возможности непосред-
ственного измерения указанных углов. Для этого, как известно, требуется про-
ведение трудоемких пересчетных операций. Кроме того, в подземных выработ-
ках возможны ошибки измерений из-за влияния магнитных масс.
Одна из предлагаемых методик изучения трещиноватости горных пород по-
зволяет непосредственно измерять положение поверхностей трещин по отно-
шению к поверхностям напластования и элементам систем разработки. Здесь
условно принято за начальное (нулевое) направление отсчета углов – направле-
ние простирания пласта, которое, согласно известному правилу горной геомет-
рии, считается направленным налево относительно наблюдателя, смотрящего
на кровлю пласта или направо относительно наблюдателя, смотрящего на поч-
ву. В этом случае положение любой трещины относительно поверхности на-
пластования может быть определено двумя углами – β и γ. (β – угол между на-
правлением простирания пласта и линией пересечения трещины с кровлей или
242 Выпуск № 78
почвой (следом трещины); γ – угол между поверхностью трещины и напласто-
ванием, определяемый в плоскости, перпендикулярной к линии их пересече-
ния).
При определении степени трещиноватости горного массива важно устано-
вить, какими именно количественными показателями она должна характеризо-
ваться. По мнению еще одних авторов, коэффициент, характеризующий сте-
пень трещиноватости, должен показывать степень раздробленности массива
плоскостями ослабления при любом количестве систем трещин, причем струк-
тура этого коэффициента должна быть такой, чтобы в нем можно было учесть
силы сцепления и силы трения по поверхностям трещин. Если коэффициент
трещиноватости будет отвечать этим требованиям, с его помощью можно будет
сравнивать не только отдельные участки месторождения, но и отдельные ме-
сторождения между собой.
В геологической литературе рекомендуется характеризовать трещинова-
тость горных пород объемной плотностью трещин Т. Однако, практически
кроме этой величины авторы предлагают еще одну – удельный объем трещин-
ных пустот П.
Из определения указанных двух величин следует, что они выражаются сле-
дующими формулами:
где
– суммарная поверхность трещин в объеме породы V;
– суммарный объем трещинных пустот в объеме V;
– ширина раскрытия трещин i-той системы.
Помимо измерения элементов залегания для каждой трещины, должна быть
произведена оценка характера ее поверхности. Для избегания субъективного
подхода к этому вопросу предлагается пользоваться приводимой ниже класси-
V
S
Т
n
i
i∑
== 1
V
S
П
i
n
i
iε∑
== 1
∑
=
n
i
Si
1
i
n
i
iS ε∑
=1
iε
"Геотехническая механика" 243
фикацией, в которой классификационным признаком является чистота «обра-
ботки» поверхности трещины природными силами. Степень этой «обработки» в
значительной мере определяют спаянность отдельностей, разделенных трещи-
нами – чем ровнее и чище поверхности контактов, тем легче по ним происходит
разрушение горных пород в обнажении.
Поверхности трещин предлагается разделить на следующие пять классов:
1) Поверхность зеркально гладкая, пришлифованная, блестящая; может
быть волнистой, неровной. Следы перемещений, притираний отсутствуют.
2) Поверхность носит следы притирания, скольжения (борозды, струи и
т.п.).
3) Поверхность ровная, гладкая или слегка шероховатая, матовая, без следов
скольжений.
4) Поверхность неровная, шероховатая, иногда слегка раковистая.
5) Поверхность неровная, раковистая, ячеистая, или уступчатая, напоми-
нающая поверхность излома, не связанную с какими-либо структурными ос-
лаблениями.
Первые два класса характерны для тектонических (экзогенных) трещин, сле-
дующие три – для прирожденных (эндогенных) трещин.
При изучении трещиноватости массива горных пород все замеры трещин
чаще всего производятся в одной плоскости обнажения. Системы замеряемых
трещин могут быть по разному ориентированы относительно этой плоскости и,
следовательно, частота их проявления в массиве будет в этой плоскости отра-
жена неодинакова (под частотой трещиноватости подразумевается линейная
частота, а именно количество трещин, приходящихся на единицу длины).
Очевидно, системы трещин, не перпендикулярные к плоскости обнажения,
будут охарактеризованы заниженной частотой, так что сравнение частот тре-
щин различных систем и определение их относительных частот проявления в
массиве по наблюдениям в одной плоскости окажется неверным.
Чтобы правильно сравнивать частоты различных систем, А.В. Михайлова
предлагает для каждой системы привести число замеренных трещин к плоско-
сти, ориентированной нормально к этой системе. Очевидно, для этого замерен-
ное в забое число трещин придется умножить на некоторых коэффициент k
(табл. 2), величина которого зависит от угла между поверхностью обнажения и
поверхностью трещины, т.е. n' = n * k, где n – линейная частота данной системы
трещин в массиве, полученная в результате наблюдений в вертикальном забое и
n' – частота, приведенная к вертикальной плоскости, перпендикулярной к по-
верхности данной системы трещин.
244 Выпуск № 78
Таблица 2 – Коэффициетны для пересчета
Угол α между направлением забоя
и направлением падения трещин, град
Угол па-
дения
трещины
δ, град 10 20 30 40 50 60 70 80 90
90 1,02 1,06 1,15 1,30 1,56 2,00 2,94 5,79 –
80 1,02 1,06 1,15 1,30 1,51 1,92 2,70 4,17 5,79
70 1,01 1,05 1,14 1,25 1,45 1,72 2,13 2,70 2,94
60 1,01 1,04 1,12 1,20 1,33 1,51 1,72 1,92 2,00
50 1,01 1,03 1,09 1,15 1,23 1,35 1,45 1,51 1,56
40 1,00 1,02 1,05 1,10 1,15 1,20 1,25 1,30 1,30
30 1,00 1,01 1,03 1,05 1,09 1,11 1,14 1,15 1,15
20 1,00 1,01 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,06
10 1,00 1,00 1,00 1,01 1,01 1,01 1,01 1,02 1,02
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Труды по изучению вопросов трещиноватости пород в горном массиве. – Ленинград: 1964. – 104 с.
2. Ушаков И.Н. Горная геометрия. – Госгортехиздат, 1962 – 147 с.
3. Инструкция по наблюдениям за сдвижением горных пород и земной поверхности при подземной разра-
ботке рудных месторождений. – Изд ВНИМИ, 1959
4. Машанов А.Ж. Механика массива горных пород. – Алма-Ата, 1961 – 215 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-31489 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1607-4556 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T20:09:04Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кучеренко, С.А. 2012-03-09T13:50:38Z 2012-03-09T13:50:38Z 2008 Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород / С.А. Кучеренко // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 78. — С. 240-244. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31489 551.252 Проведено ретроспективний огляд існуючих методик визначення якісних та кількісних показників тріщинуватості гірських порід. A retrospective review of the existing methods of determining the qualitative and quantitative indicators of fracturing of rocks. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С.Полякова НАН України Геотехническая механика Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород Qualitative and quantitative assessment fractured rocks Article published earlier |
| spellingShingle | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород Кучеренко, С.А. |
| title | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| title_alt | Qualitative and quantitative assessment fractured rocks |
| title_full | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| title_fullStr | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| title_full_unstemmed | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| title_short | Методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| title_sort | методы качественной и количественной оценки трещиноватости горных пород |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/31489 |
| work_keys_str_mv | AT kučerenkosa metodykačestvennoiikoličestvennoiocenkitreŝinovatostigornyhporod AT kučerenkosa qualitativeandquantitativeassessmentfracturedrocks |