DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.221019.84.526

Оцінка тріщинуватості гірського масиву через метод визначення фрактальної розмірності тріщин

A. O. Romanenko, Ye. H. Kushnir, A. O. Ostapchuk

Анотація


Метастатті– оцінювання тріщинуватості на основі методу визначення фрактальної розмірності скельного масиву на прикладі Інгулецького кар’єру. Виклад основного матеріалу. Для виконання досліджень обрано ділянки бортів кар'єру, максимально відмінні за фактором тріщинуватості, що зумовлено застосуванням різних методів виставлення на контури масиву під час ведення гірничих робіт. Описано сутність методу фрактального підходу та його використання для вирішення задач геомеханіки, а саме: для оцінювання тріщинуватості гірського масиву через визначення фрактальної розмірності тріщин на борту кар’єру. Розглянуто найбільш типові механізми руйнування масиву (різні методи підривання) та на їх основі проведено розрахунок фрактальної розмірності тріщин у масиві гірських порід. Побудовано графіки залежності структурного ослаблення масиву від його фрактальної розмірності за різних значень масштабного коефіцієнта. Наукова новизна отриманих результатів полягає в уточненні коефіцієнта структурного ослаблення масиву шляхом визначення фрактальної розмірності масиву. Висновки. Порівняння отриманих результатів із даними розрахунків коефіцієнта структурного ослаблення без урахування фрактальної розмірності для ділянок бортів Інгулецького кар'єру, отриманими традиційним способом, показує, що метод розрахунків коефіцієнта структурного ослаблення з урахуванням фрактальної розмірності дозволяє уточнити його величину на 5…10 %. Крім того, співставлення отриманих значень коефіцієнта структурного ослаблення показали, що традиційний метод контурного підривання не дає істотного збільшення (усього на 7,1 %) ступеня порушення законтурного масиву порівнянно з його природною тріщинуватістю.


Ключові слова


вибухові роботи; тріщинуватість; оцінювання; фрактальна розмірність; коефіцієнт структурного ослаблення

Повний текст:

PDF

Посилання


Goldshtein R.V. and Molosov A.B. (1993), Multifraktalnaya geometria i masshtabniy effekt [Multifractal geometry and scale effect], DAN (RAN) [in Russian].

Dinamic Modeling with QUAKE/W. An Engineering Methodology. GEO-SLOPE International Ltd. – Canada, 2007.

Karato Sh.-I., Wenk H.-R. (Eds.) Plastic Deformation of Mineralsand Rocks, Mineralogical Society of America, 2002, P. 54-60.

Burshtinska H.V. and Zayac O.S., (2002), Teoretichni osnovi ta experimentalni doslidzhennya matematichnih funkciy dlya pobudovi cifrovih modeley reliefu [Theoretical foundations and experimental studies of mathematical functions for the construction of digital terrain models]. Visnik geodezii ta kartografii [Bulletin of geodesy and cartography].No 4, 32-37[in Ukrainial].

Bowa V.M. Optimization of blasting design parameters on open pitbench a case study of Nchanga open pits. Int. J SciTechnolRes, 4 (9) (2015),– 45–51 pp.

Afum B.O. and Temeng V.A. Reducing drilland blast cost through blast optimisation-a casesudy. Ghana Mining J, 15 (2) (2015), – 50–57 pp.

Ampilova N.B. and Soloviov I.P. (2012), Algoritmi fraktalnogo analiza izobrazheniy [Fractal image analysis algorithms]. Sankt-Peterburg: Kompiuternie instrumenty v obrazovanii [in Russian].

Batchaev I.Z. (2011), Matematicheskoe modelirovanie posredstvom predfraktalnih grafov [Mathematical modeling using pre-fractal graphs]. Universitetskie chtenia[in Russian].

Kochkarov A.A. and Sennikova L.I. (2011), Kollichestvennye otcenki nekotorih svyaznostnih harakteristik predfraktalnih grafov [Quantitative estimates of some connectivity characteristics of pre-fractal graphs].Prikladnaya diskretnaya matematika [in Russian].

Melnik V.M. and Shostak A.V. (2009), Rastrovo-electronna stereomikrofraktografia: monografia [Raster-electron stereomicrofractography: a monograph]. (Eds.), Lutsk: RVV “Vezha” VNU im. Lesi Ukrainki [in Ukrainian].

Polishchuk S.Z., Lashko V.G. (2001), Prognoz ustoychivosti I optimizatsia parametrov boltov glubokih kar’erov [Stability forecast and optimization of deep quarry board parameters].a monograph Polishchuk S. Z. (Eds.), Dnepropetrovsk: “Poligrafist” [in Russian].

Romanenko A.A. (2016). Otsenka variatsii znacheny integralnogo pokazatelya i koeficienta zapasa ustoychivosti bortov glubokih karierov [Evaluation of the variation of the values of the integral indicator and the coefficient of safety margin of the sides of deep quarries]. Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroitelstvo – [Construction, materials science, mechanical engineering]. 92, 109 [in Russian].

Golub V.V., Polishchuk S.Z. and Vetvitsky I.L. (2014), Novie podhody k otsenke ustoychivosti otkosov I sklonov: teoria i praktika [New approaches to the estimation of the stability of slopes and slopes: theory and practice].a monograph Polishchuk S. Z. (Eds.), Dnepropetrovsk: CHMP “Ekonomika” [in Russian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Гольдштейн Р. В.Мультифрактальная геометрия и масштабный эффект / Р. В.Гольдштейн, А. Б.Мосолов // ДАН (РАН). -1993. – 329, № 4. –С. 429-431

  2. Dinamic Modeling with QUAKE/W. An Engineering Methodology. GEO-SLOPE International Ltd. – Canada, 2007.

  3. Karato Sh.-I., Wenk H.-R. (Eds.) Plastic Deformation of Mineralsand Rocks, Mineralogical Society of America, 2002, P. 54-60.

  4. Бурштинська Х. В. Теоретичні основи та експериментальні дослідження математичних функцій для побудови цифрових моделей рельєфу / Х. В. Бурштинська, О. С.Заяць // Вісник геодезії та картографії. – 2002. – № 4. –32–37сс.

  5. V.M. Bowa.Optimization of blasting design parameters on open pitbench a case study of Nchanga open pits. Int. J SciTechnolRes, 4 (9) (2015),–  45–51 pp.

  6. B.O. Afum, V.A. Temeng. Reducing drilland blast cost through blast optimisation-a casesudy. Ghana Mining J, 15 (2) (2015), – 50–57 pp.

  7. Ампилова Н. Б.Алгоритмы фрактального анализа изображений / Н. Б. Ампилова,  И. П. Соловьев  // Компьютерные инструменты в образовании, Санкт-Петербург 2012, №2. – С. 19-24.

  8. Батчаев И. З. Математическое моделирование посредством предфрактальных графов / И. З. Батчаев // Университетские чтения. – 2011. – Часть XVII. – С. 7-12.

  9. Кочкаров А. А. Количественные оценки некоторых связностных характеристик предфрактальных графов / А. А. Кочкаров, Л. И. Сенникова // Прикладная дискретная математика. – 2011. – 4(14). –С. 56-61.

  10. Мельник В. М. Растрово-електронна стереомікрофрактографія: монографія / В. М. Мельник, А. В. Шостак // – РВВ “Вежа” ВНУ ім. Лесі Українки. – Луцьк, 2009. – 469 с. 

  11.  Прогноз устойчивости и оптимизация параметров бортов глубоких карьеров: монография под общей редакцией. д.т.н. С.З.Полищука, / [Полищук С. З., Лашко В. Г. и др.]. - Днепропетровск: “Полиграфист”, 2001 г.

  12. Романенко А. А. Оценка вариации значений интегрального показателя и коэффициента запаса устойчивости бортов глубоких карьеров / А. А. Романенко // Сборник научных работ. // Строительство, материаловедение, машиностроительство. - Выпуск 92. – Днипро, 2016. – 109 с. 

  13. Новые подходы к оценке устойчивости откосов и склонов: теория и практика: монография под ред. Полищука С.З. / [Голуб В. В., Полищук С. З., Ветвицкий И. Л.]. – Днепропетровск. – ЧМП «Экономика». – 2014. – 172 с.