Трещинообразование в породах под действием высокоинтенсивных тепловых и гидромеханических воздействий

Тематика работы посвящена выявлению механизма и закономерностей возникновения и распространения трещин при высокоинтенсивных тепловых и гидромеханических воздействиях на породы различного состава и строения, а также разработке методики прогноза этих процессов.

Характер, кинетика и динамика процессов трещинообразования в породах в общем случае определяется взаимодействием полей: температуры, массы, напряжений и деформаций. Проблема многоплановая, находящаяся на стыке разных наук: инженерной геокриологии, гидрогеологии, механики грунтов. Это обусловливает крайнюю сложность создания и реализации единой методики прогноза этого процесса, даже с учетом возможностей современных ЭВМ. Анализ показал, что существенное упрощение проблемы и разработка на этой основе частных методик прогноза возможны, при рассмотрении случаев высокоинтенсивных тепловых и гидромеханических воздействий на массив пород, примеры которых рассматриваются в работе. Это, в частности, случай энергетического воздействия (тепловой удар), низкотемпературного хладоносителя контактирующего с массивом пород, приводящего к практически мгновенному возникновению больших градиентов температур в контактной зоне и, вследствие этого, образованию в ней трещин; случай гидромеханического воздействия (гидравлический удар), обуславливающего образование в массиве пород системы трещин.

Характерной особенностью рассматриваемых высокоинтенсивных процессов трещинообразования, является ощутимое различие в темпе релаксации указанных полей. Так, относительно высокая скорость промораживания пород позволяет, в первом приближении, пренебречь эффектом миграции влаги к фронту промерзания, т.е. исключить из рассмотрения уравнения описывающие процессы влагопереноса, а также, использовать в инженерных приложениях методологию решения несвязанных задач термоупругости. Использование решения несвязанной задачи при моделировании эволюции трещины гидроразрыва обусловлено различием скоростей нагнетания и продвижения жидкости, которые отличаются от скорости приращения трещины. Это позволяет рассмотреть динамику полей напряжений и деформаций в массиве автономно. <...>