Обоснование и разработка метода определения механических свойств каменной соли с учетом начального поля напряжений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.20, кандидат технических наук Кошелев, Александр Евгеньевич

• Кошелев, Александр Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кошелев, Александр Евгеньевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КАМЕННОЙ СОЛИ В СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Геологическое строение и условия пригодности месторождений каменной соли для сооружения подземных резервуаров

1.2. Общие сведения о деформационных, прочностных и реологических свойствах каменной соли, определяемых в лабораторных условиях

1.2.1 Деформационные свойства

1.2.2 Прочностные свойства

1.2.3 Реологические свойства

1.3 Анализ напряженно-деформированного состояния однородного изотропного массива горных пород вокруг сферической незакрепленной выработки

1.4 Анализ исследований по оценке влияния начального поля напряжений в массиве на механические свойства соляных пород

1.5 Выводы по главе и постановка задачи исследований

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРОДНЫХ ОБРАЗЦОВ КАМЕННОЙ СОЛИ, НАХОДЯЩИХСЯ В НАЧАЛЬНОМ ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ

2.1 Описание лабораторного оборудования для проведения испытаний

2.2 Подготовка образцов к испытаниям

2.3 Подготовка измерительного оборудования к экспериментам

2.4 Методика проведения испытаний

2.5 Обработка полученных экспериментальных данных

2.6 Определение оптимального времени нахождения породного образца в начальном гидростатическом поле напряжений

2.7 Анализ полученных результатов

2.8 Выводы по главе

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ПОРОДНЫХ ОБРАЗЦОВ КАМЕННОЙ СОЛИ, НАХОДЯЩИХСЯ В НАЧАЛЬНОМ ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ

3.1 Методика проведения испытаний

3.2 Обработка данных, полученных при объемном сжатии методом быстрого нагружения

3.2.1 Построение паспортов прочности по данным определения пределов прочности при объемном сжатии по двум схемам приложения нагрузок

3.2.2 Определение сцепления и угла внутреннего трения

3.3 Анализ полученных результатов

3.4 Выводы по главе

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛА ДЛИТЕЛЬНОЙ ПРОЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ С УЧЕТОМ НАЧАЛЬНОГО ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ УМЕНЬШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ БУФЕРНОГО ГАЗА

4.1 Обоснование метода определения предела длительной прочности

4.2 Определение предела длительной прочности по двум схемам нагружения породных образцов при сложном напряженном состоянии

4.3 Анализ полученных результатов

4.4 Оценка возможного уменьшения давления буферного газа

4.5 Выводы по главе

Заключение

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и разработка метода определения механических свойств каменной соли с учетом начального поля напряжений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования. Нефть, газ и продукты их переработки составляют примерно 80% в топливно-энергетическом балансе России. Неравномерность газонефтепотребления, географическая разобщенность районов добычи и переработки углеводородов существенно влияют на надежность транспортно-распределительной системы, повышение которой достигается путем резервирования газонефтепродуктов в каменной соли и других горных породах.

При создании и эксплуатации подземных хранилищ газа (ПХГ) в каменной соли необходимо иметь достоверную информацию о тех соляных залежах, в которых строится и эксплуатируется ПХГ: физико-механические свойства массива соляных пород используются для расчетов устойчивости хранилищ. В процессе экспериментальных исследований по изучению физико-механических свойств соляных пород практически не учитывается история нагружения исследуемого породного образца в массиве, которая в большой степени влияет на его свойства.

В связи с тем, что подземные резервуары в каменной соли эксплуатируются без какого-либо крепления выработки-емкости, то для поддержания устойчивого объема подземного резервуара при его эксплуатации необходимо минимальное противодавление хранимого продукта. Снижение давления буферного газа, при помощи которого создается минимальное противодавление, является экономически выгодным в связи с тем, что буферный газ используется только для поддержания устойчивости подземного резервуара и его стоимость составляет более 20% от общих капитальных затрат при создании и эксплуатации ПХГ.

Результаты расчетов устойчивости подземных резервуаров с использованием физико-механических свойств каменной соли, определенных

экспериментальным путем с учетом истории нагружения соляного массива, могут существенным образом повлиять на эксплуатационные параметры ПХГ, в том числе и на давление буферного газа. Следовательно, корректное и точное определение свойств соляных пород представляет одну из первоочередных задач при создании и эксплуатации подземных хранилищ газа.

Решение этой задачи весьма значимо и для проектирования грузонесущих элементов системы разработки на соляных рудниках.

Изложенное выше определяет актуальность настоящей диссертационной работы, посвященной экспериментальному определению свойств породных образцов каменной соли в объемном напряженном состоянии с учетом начального поля напряжений в массиве.

Целью диссертационной работы является обоснование и разработка метода определения механических свойств каменной соли в объемном напряженном состоянии с учетом влияния начального поля напряжений в породном массиве.

Идея работы состоит в предварительном всестороннем сжатии исследуемых образцов давлением, соответствующим начальному полю напряжений в соляном массиве, и последующем объемном нагружении, адекватно отражающем напряженно-деформированное состояние при образовании выработки.

Научные положения, выносимые на защиту:

-установлено, что изучение напряженно-деформированного состояния и процессов разрушения каменной соли методами лабораторного эксперимента следует проводить в объемном напряженном состоянии на образцах, выдержанных при начальном гидростатическом сжатии в течение времени релаксации напряжений (порядка одного часа) давлением, соответствующим тому, при котором находился образец в нетронутом соляном массиве;

-экспериментально установлена закономерность деформирования и разрушения каменной соли с учетом начального гидростатического поля

напряжений, исследованная на породных образцах с объектов строящихся подземных хранилищ газа России и Белоруссии: значение модуля деформации возрастает до 90 %; значение модуля упругости - до 30%; коэффициента Пуассона - до 30%; значение объемной прочности - до 30%; значение предела длительной прочности - до 30 % по сравнению со стандартными методами испытаний;

-экспериментально обоснован метод определения модуля упругости, модуля деформации, коэффициента Пуассона, объемной прочности и предела длительной прочности породных образцов каменной соли с учетом предварительного всестороннего сжатия давлением, соответствующим начальному полю напряжений в породном массиве.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

использованием при проведении экспериментов современных технических средств измерений, отличающихся высокими метрологическими свойствами, а также применением для обработки получаемой информации современных средств вычислительной техники и специализированного программного продукта;

представительным объемом экспериментальных данных для установления искомых закономерностей, полученных при исследовании более 100 образцов соляных горных пород;

- корректностью проводимых экспериментальных исследований с коэффициентом вариации полученных данных при одинаковых термобарических условиях, не превышающим 20%.

Научная новизна работы заключается в следующем: -экспериментально доказано, что начальное гидростатическое поле напряжений, соответствующее напряженному состоянию соляного массива, существенным образом влияет на закономерности деформирования и разрушения породных образцов каменной соли;

-впервые определены количественные значения деформационных, прочностных и реологических характеристик породных образцов каменной соли с объектов строящихся подземных хранилищ газа России и Белоруссии, с учетом предварительного нагружения полем начальных напряжений.

Научное значение диссертации заключается в дальнейшем развитии существующих представлений о закономерностях деформирования и разрушения каменной соли в сложном напряженном состоянии.

Практическое значение диссертации состоит в разработке экспериментального метода определения деформационных, прочностных и реологических свойств каменной соли с учетом предварительного всестороннего сжатия давлением, соответствующим начальному полю напряжений в породном массиве.

Реализация выводов и рекомендаций. Результаты диссертационной работы приняты к использованию в ООО «Подземгазпром» для проектирования подземных хранилищ углеводородов.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научном симпозиуме «Неделя горняка» (Москва, МГГУ, 2010г., 2012г.), Всероссийской конференции-конкурсе студентов выпускного курса (Санкт-Петербург, 2-3 апреля 2009 г.), Международном форуме-конкурсе молодых ученых «Проблемы недропользования» (Санкт-Петербург, 22-24 апреля 2009г.), на научных семинарах кафедры ФГПиП МГГУ и факультета ФТ (2010-2012 гг.), на научно-практическом семинаре «Актуальные проблемы топливной промышленности в РФ» (ООО «Газпром ВНИИГАЗ», 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 4 научные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 143 страницах, содержит 65 рисунков, 27 таблиц, список используемой литературы из 78 наименований.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ КАМЕННОЙ СОЛИ В СЛОЖНОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Геологическое строение и условия пригодности месторождений каменной соли для сооружения подземных резервуаров

Соляные породы широко распространены на территории России. Возраст их различен: от кембрия до неогена. Глубина залегания колеблется от 250 до 2500 метров. Некоторые соленосные бассейны, такие как Прикаспийский, Волго-Уральский, расположены в крупных депрессиях, поэтому для них характерны довольно большие мощности соли: от нескольких сотен метров до одного километра.

Каменная соль является осадочной горной породой, образование которой происходило в процессе осадконакопления. Современное состояние соляных пород обусловливается галокинезом - перемещением соляных масс вследствие реологических свойств соляных пород. Главным породообразующим минералом каменной соли является галит (ЫаС1). В качестве примесей в каменной соли могут быть хлоридные соли, ангидриты, карбонаты, глинистое вещество, жидкие и газообразные включения. Жидкая фаза представлена преимущественно рассолами, близкими по составу к рапе соленосного бассейна, либо изменёнными процессами метаморфизации. Часто жидкие включения представлены производными нефти. Газы, находящиеся в межкристальном пространстве, могут иметь различное происхождение. Флюиды, находящиеся в закрытых порах, как правило, представлены маточным рассолом.

Месторождения солей по условиям залегания подразделяются на следующие типы: пластовые, линзообразные, купольные и штоковые [1]

(рисунок 1.1). Для пластовых месторождений характерно горизонтальное или слабонаклонное залегание соли.

Рисунок 1 - Характерные формы залегания месторождений каменной соли: 1 - пластовое; 2 - линзообразное; 3 - купальное; 4 - штоковое.

Купольные и штоковые месторождения каменной соли представляют собой гигантских размеров и большой высоты колонны, столбы и конусообразные тела, вытянутые из недр Земли. Образование этих месторождений связано с тектоническими подвижками и пластичностью соляных пород. Соляные массы в куполах и штоках сильно перемяты - пласты переходят от горизонтальных до крутопадающих. Ядра куполов сложены почти из чистой соли при содержании нерастворимого остатка не более 2-3%. Такие месторождения могут иметь достаточно близкий выход к Земной поверхности.

Вследствие постоянного химического состава каменной соли, одной из определяющих ее характеристик являются структурно-текстурные особенности, которые тесно связаны с различными этапами образования. Поскольку происхождение каменной соли даже в пределах одного месторождения может быть различным, соответственно физико-механические

9

свойства каменной соли значительно отличаются. Исследованию физико-механических свойств каменной соли в зависимости от структурно-текстурных особенностей посвящены работы Панюкова П.Н., Журавлевой Т.Ю., Жаркова М.А. и др. [2,3,4,5]. Многочисленные исследования структурно-текстурных особенностей каменной соли как пластовых, так и купольных соляных залежей, позволили выделить десять ее основных литолого-генетических разновидностей с практически идентичным минеральным составом и с одинаковым содержанием нерастворимых примесей [2].

Основными критериями пригодности месторождения каменной соли для сооружения подземных хранилищ углеводородов являются мощность, конфигурация соляного тела и глубина заложения, позволяющие создавать достаточный объем резервуара [6]. Современная технология допускает создавать подземные резервуары на глубинах до 2000 м.

Подземные резервуары в соляных отложениях создаются методом выщелачивания и являются капитальными сооружениями, рассчитанными на длительную эксплуатацию. Вопросам технологии сооружения и эксплуатации подземных резервуаров, создаваемых методом выщелачивания каменной соли через буровые скважины, посвящен ряд фундаментальных работ Гофмона-Захарова П.Н., Смирнова В.И., Иванцова О.М. и др. [7,8,9,10]. В этих работах отражены основные научные и технические положения, связанные с этой технологией.

К инженерно-геологическим условиям размещения подземных резервуаров предъявляются следующие требования:

- глубина заложения подземных резервуаров от 60 до 1500 м;

- минимально допустимая мощность соли - 25 м;

- наличие практически непроницаемых и устойчивых пород в кровле (не менее 20 м) и подошве соли;

- непроницаемость соляной залежи для предназначенного к хранению продукта в интервале глубин заложения выработок подземных резервуаров;

- мощность нерастворимых прослоев не более 2,5 м;

- содержание рассеянных нерастворимых включений не более 20%;

- отсутствие калийных, магниевых и других солей, растворяющихся в концентрированных хлоридно-натриевых рассолах;

- недопустимость сооружения подземных хранилищ на участках развития физико-геологических процессов (карсты, оползни, сели и др.), а также в зонах региональных глубинных разломов с развитием неотектонических явлений.

Выбор схем и способов сооружения подземных хранилищ зависит от структурных особенностей соляного массива, условий его залегания, физико-химических свойств каменной соли, содержания и характера распределения в нем нерастворимых включений.

Деформации соляных пород вокруг горных выработок (подземных резервуаров) при обычных глубинах залегания нельзя предотвратить; однако путем соответствующего выбора геометрических параметров резервуаров, а так же давления хранимого в них продукта, эти деформации можно ограничить в допустимых пределах.

Методы определения устойчивости при длительной эксплуатации подземных резервуаров, созданных путем выщелачивания, пока не отражают всего многообразия влияющих на них факторов, поэтому не только геометрические параметры выработок, но и минимальное допускаемое давление хранимого продукта принимаются со значительным запасом. Создание надежных методов определения основных параметров подземных резервуаров связанно с изучением физико-механических свойств соляных пород.

1.2. Общие сведения о деформационных, прочностных и реологических свойствах каменной соли, определяемых в лабораторных условиях.

1.2.1 Деформационные свойства

Исследованиями деформационных свойств соляных пород занимались Менцель В., Шрайнер В., Шаманский Г.П., Воронцов В.Н., Габдрахимов И.Х., Протодьяконов М.М., Чирков С.Е. и др. [11,12,13,14,15].

Основными характеристиками деформационных свойств горных пород являются коэффициент связи напряжений и деформаций Е и коэффициент поперечной деформации //. При быстром нагружении каменная соль проявляет упругие и пластические деформации.

В пределах упругого линейного деформирования коэффициент Е принимает смысл модуля упругости Еу, коэффициент поперечной деформации fi: принимает смысл коэффициента Пуассона, а с появлением неупругих деформаций коэффициент Е следует рассматривать как модуль деформации Ед, численные значения которого меньше модуля упругости. Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К. [13] считают, что для соляных пород даже при незначительных нагрузках понятие модуля упругости, используемого для оценки упругого поведения горных пород под нагрузкой, является в определенной степени условным в связи с ярко выраженными реологическими свойствами.

При определении показателей деформационных свойств горных пород наиболее распространены три способа [16]: 1) измерение продольных и поперечных деформаций при сжатии индикаторами (чаще всего часового типа); 2) измерение деформаций при сжатии при помощи электроизмерительных схем с применением тензорезисторов, наклеенных на образец, 3) определение

12

деформационных характеристик по скорости распространения продольных и поперечных упругих волн в испытываемых породах. Характеристики, определенные первыми двумя способами, носят название статических, а третьим способом - динамических. Для большинства горных пород величина динамического коэффициента Елт в 1,1-1,6 раза больше статического коэффициента Естах. Приведенные способы применяются при быстром одноосном сжатии горных пород.

Методика определения Еу, Ед, и // горных пород, а так же применяемая при этом аппаратура, подробно описаны в работе [16]. Определение деформационных характеристик горных пород, в том числе и соляных, при одноосном сжатии представлено в ГОСТ 28985-91 [17].

Типовой график «напряжение - осевая деформация» и «напряжение -поперечная деформация», построенный при определении статических деформационных характеристик для каменной соли, показан на рисунке 1.2. Модуль деформации и модуль упругости определяются по отношению осевого напряжения к относительной продольной деформации, коэффициент Пуассона определяется по отношению поперечной деформации к продольной. На первоначальном участке нагрузки определяется модуль деформации Ея. На ветви разгрузки определяются модуль упругости Еу и коэффициент Пуассона //.

Поперечные деформации е2=еЗ Продольные деформации е 1

Рисунок 1.2- График зависимости осевых напряжений от продольных и поперечных деформаций для каменной соли.

Установлено, что деформационные характеристики горных пород зависят от вида напряженного состояния. Как отмечают Баклашов И.В., Картозия Б.А. в работе [18], при переходе от одноосного сжатия к объемному последующее увеличение среднего нормального напряжения (сср) приводит к тому, что модуль деформации увеличивается. Авторы связывают данное явление с изменением плотности образца и считают, что оно наиболее характерно для пористых пород. Результаты опытов, проведенных авторами с замороженными песками, показывают увеличение модуля деформации в 1,5 раза при изменении Gcp от 4 до 8 МПа.

Отмеченное явление так же установлено Фаталиевым М.Д., Эпштейном A.A., Алиевым М.А. и др. и описано в работе [19]: так при увеличении всестороннего давления от 0 до 100 МПа модуль деформации известняка

увеличивается на 10 %, у глины на 12,5%, а для известковистого песчаника это увеличение составляет 35-40%.

Для соляных пород до настоящего времени не имеется количественных данных по изменению деформационных характеристик при всестороннем сжатии. В работе [13] авторами говорится, что при различных значениях боковых нагрузок начальные стадии деформирования образцов сильвинита совпадают. Это обстоятельство позволяет им сделать вывод о независимости упругих характеристик сильвинита от величины всестороннего сжатия.

1.2.2 Прочностные свойства

Основной прочностной характеристикой для горных пород является предельная величина внутреннего напряженного состояния породы, способная сопротивляться приложенной нагрузке, определяемая при одноосном сжатии методом быстрого нагружения. Для каменной соли прочность при одноосном сжатии варьируется в пределах от 4 до 40 МПа. Прочность каменной соли при одноосном растяжении меньше прочности при сжатии в 10-12 раз.

Рост прочностных показателей при объемном напряженном состоянии -это неоспоримый факт, подтверждённый Ставрогиным А.Н., Протосеней А.Г., Мансуровым В.А. и др. [20,21]. Новик Г.Я., Зильбершмидт М.Г. в работе [22] отмечают, что увеличение минимального главного напряжения повышает площади контакта между частицами горной породы, сближает их и в целом упрочняет породу.

Напряжения, создаваемые по взаимно перпендикулярным площадкам, будем именовать соответственно ст2, сту, ах или Стх, а2, ст3. Соответственно каждому направлению напряжений, такую же индексацию имеют деформации 8х, е2, б3 Будем рассматривать главные напряжения Ст1,а2,сгз и деформации 81, 82, 8з, а напряжения и деформации сжатия считать положительными. Нумерация главных напряжений соответствует условию <Г1>ст2><т3.

л

*

Существуют следующие классы напряженных состояний сжатия:

1. одноосное о1 > О, а2 = аз = 0 (рисунок 1.3, а);

2. двухосное а^ = ко2, аз = 0 (рисунок 1.3, б);

3. трехосное или объемное (рисунок 1.3, в, г, д).

Известны три варианта трехосного сжатия: а] = о2 = 03 (рисунок 1.3, в);

а] > а2 = а3 > 0 (рисунок 1.3, г); с2ф а3 (рисунок 1.3, д). На практике чаще всего используется второй вариант нагружения (рисунок 1.3, г) - способ Т. Кармана [23].

А. А. Илюшин [24] классифицирует схемы нагружения на:

1. простые, когда отношение между боковой компонентой давления на образец 02 = 03 и осевой компонентой 01 задается в начале эксперимента постоянным и таким остается на протяжении всего опыта;

2. сложные, когда на образец сначала воздействуют всесторонним давлением О] = ©2 = аз, а затем осевое сжатие осуществляют под постоянным, заданным вначале опыта, давлением с2 = аз (схема нагружения Т. Кармана).

Из всего многообразия теорий прочности материалов в механике горных пород наибольшее распространение получила теория прочности О. Мора [25], экспериментально проверенная Т. Карманом. Согласно этой теории, разрушение материала происходит не от касательных т или нормальных а напряжений по отдельности, а от некоторой их комбинации. Для каждого вида сложного напряженного состояния характерна своя функция т = (а) зависимости между касательными и нормальными напряжениями на площадке разрушения.

Как уже было отмечено выше, в практике лабораторных испытаний наибольшее распространение получила схема нагружения Т. Кармана. Это обуславливается, главным образом, простотой провидения экспериментов в сложном напряженном состоянии в специализированных установках -стабилометрах, а также определенной легкостью интерпретации полученных данных в виде построения паспорта прочности горных пород.

а

б

в

г б,

д б.

!1

^ _

II

чМ

-

- «л -

4:

6Г62^вЗ

бг ЗгЧ?

6г Ь

^ ^ 1 ^^^^ 1 л

и/ £ О 63

[Ж И Г' 1 -4-

Рисунок 1.3 — Схема испытания образцов при разном напряженном состоянии сжатия

Паспортом прочности горной породы является кривая, огибающая предельные круги напряжений Мора в координатах нормальных о и касательных г напряжений. Предельный круг Мора соответствует предельному напряженному состоянию, достигаемому при данном

соотношении наибольшего ^тах и наименьшего главных нормальных

^ _ ^"тах ®тт

напряжений, и имеет радиус 2 с координатами центра

(<7 +£7 ^

——-—;0 . На рисунке 1.4 изображена огибающая предельных кругов,

V 2 ]

построенных по результатам экспериментов определения прочности каменной соли при одноосном сжатии, растяжении и всестороннем неравномерном сжатии.

Рисунок 1.4 - Огибающая предельных кругов напряжений Мора для одноосного растяжения, одноосного сжатия и всестороннего неравномерного

сжатия для каменной соли

Уравнение огибающей О. Мор предложил записывать в следующей форме:

(1Л)

где С - постоянная величина, равная коэффициенту сцепления, то есть величина напряжения сдвига при нормальном напряжении а, равному нулю;

ср - функция, определяемая экспериментальным путем при различных видах напряженного состояния.

Криволинейные огибающие, построенные по результатам стабилометрических испытаний, для упрощения представления и использования прочностных параметров, нередко на определенном участке, заменяют прямой линией, тогда уравнение (1.1) записывается так:

2 соз{р) С+'8(Р)( 2 О-2)

где tg(p) - тангенс угла внутреннего трения (р - угол наклона прямолинейной огибающей к оси о).

Схема сложного нагружения (по классификации А. А. Илюшина) используется в ГОСТ 21153.8-88 [26]. В ГОСТе предусмотрены стабилометрические испытания горных пород при различных значениях боковых напряжений горных пород, для которых предел прочности при одноосном сжатии не ниже 5 МПа. Сущность метода заключается в измерении разрушающей, сжимающей силы, приложенной к торцам образца через стальные плоские плиты при боковом сжатии его гидростатическим давлением. Схема приложения нагрузок заключается в следующем: в начальный момент горная порода со всех сторон сжимается фиксированным значением давления, далее при неизменном значении бокового давления производится сжатие образца осевой нагрузкой до разрушения.

Сведения об испытаниях в условиях неравнокомпонентного сжатия и при обобщенном растяжении весьма ограничены. В основном это испытания при быстром нагружении горных пород или материалов, отличающихся по своим свойствам от каменной соли. Под прочностными показателями подразумеваются максимальное главное напряжение аь при котором произошло разрушение, а также неизменные величины в процессе опыта а2 (промежуточное или среднее главное напряжение) и аз (минимальное главное напряжение). Такая схема испытаний регламентированна ГОСТом [26].

Вид объемного напряженного состояния описывает параметр Надаи-Лоде Ип определяемый следующим выражением:

2сг2 - <Т, - СГ3

Иа =

(1'3)

Параметр /ла изменяется в интервале -1 < /ла< 1. При выполнении условия СТ!>СТ2=СТз (схема нагружения по Т.Карману), согласно (1.3) ца = -1, что соответствует условию обобщенного сжатия, а так же одноосного сжатия. При ст2=0,5(ст!+аз) будем иметь ца — 0, что представляет напряженное состояние обобщенного сдвига. Наконец, при СТ1=СТ2>ст3 (схема нагружения по Р. Бекеру), параметр Надаи-Лоде /ла = 1, что соответствует напряженному состоянию обобщенного растяжения.

Для наглядности влияния параметра Надаи-Лоде на прочность при объемном сжатии достаточно привести данные Т.Кармана [25] и Р.Бекера [27]. Сопоставляя их результаты по испытанию каррарского мрамора (рисунок 1.5), наблюдаем увеличение Ст1 не только от роста аз , но и при изменении |иа от —1 до+1.

сь МПа

500

400

300

200

100

аз, МПа

Рисунок 1.5— Результаты испытаний каррарского мрамора

Оценка влияния параметра ца на показатели прочности горных пород приводилась Sangha С.М., Dhir R.K., Чирковым С.Е., Rokahr, R.B. Staudtmeister, К., Zander-Schiebenhöfer, D., и др. [28, 29, 30, 31], соляных пород в работах [32, 33].

Анализ результатов лабораторных исследований механических свойств каменной соли показал [34], что на величины интенсивности деформаций сдвига и объёмной деформации оказывают влияние три инвариантные характеристики напряженного состояния, которые удобно представить в виде интенсивности напряжений аь суммы главных напряжений av и параметра вида напряженного состояния ц0 (параметр Надаи-Лоде).

Интенсивность касательных напряжений а\ определяется выражением:

Сумма главных напряжений:

• д.

■ Ü ' "

д

. я

д

цс = -1 (Карман) fiG = -l (Бекер)

40

80

120 160

<Тг~<Т1+СГ2 + СГз

(1.5)

М.П. Воларович, Балашов Д. Б., Павлоградский В. И., Баюк Е. И., Жданов В. В., Томашевская И. С. и др. авторы [35, 36, 37, 38, 39,40,41,42, 43, 44,45] проводили исследования горных пород в условиях всестороннего сжатия: модуля упругости методом изгиба при давлении до 5000 кГ/см , прочности и

модуля сдвига методом кручения, скорости распространения упругих волн при

1 1 давлениях до 5000 кГ/см и до 10 000 кГ/см , влияния всестороннего давления

л

до 4000 кГ/см на упругие свойства образцов горных пород, а также электрического сопротивления горных пород при всестороннем давлении до 1000 кГ/см . При этом для замера усилий и деформаций были использованы электрические проволочные датчики сопротивления. Было также проведено исследование скорости упругих волн в образцах горных пород при совместном воздействии всестороннего давления и изгиба. Внутри камеры измерялись скорости продольных волн в двух направлениях — вдоль и поперек приложения дополнительной нагрузки. Одновременно с определением скорости упругих волн измерялись продольные деформации при помощи тензометров сопротивления, наклеенных на образец.

В результате исследований было установлено:

- прочность горных пород с увеличением всестороннего давления возрастает;

- некоторые породы, которые при атмосферном давлении разрушаются хрупко, при сложном напряженном состоянии проявляют пластические свойства, а некоторые породы при довольно больших гидростатических давлениях разрушаются только хрупко; с ростом давления до 1000—2000 кГ/см2 существенно возрастают также и упругие параметры горных пород, что объясняется закрытием под действием давления щелевых пор-микротрещин, но не всего порового пространства;

- чем выше гидростатическое давление, тем меньше влияет дополнительное осевое давление на скорость продольных волн, и при давлениях выше 2000 кГ/см осевое сжатие практически не изменяет значения скорости вплоть до разрушения; прочность на сжатие и на кручение изменяется в несколько раз при давлениях до 1000—1500 кГ/см2.

- при дальнейшем увеличении давления до 8000 кГ/см эти показатели изменяются только на 50—100%; с появлением пластической деформации скорость продольных волн понижается.

Наиболее полные исследования образцов соляных пород в условиях трехосного сжатия представлены в работе «Физико-механические свойства соляных пород» [14], (авторы Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К.) Образцы каменной соли при объемном напряженном состоянии испытывались в стабилометре КП-4 конструкции ВНИМИ. Образец, помещенный в камеру стабилометра, нагружался по схеме <Т1>ст2=сгз, и разрушался при плавном увеличении осевого давления aj и при поддержании бокового давления ст2=сг} постоянным. Во время испытаний боковое давление изменялось от 0 до 19 МПа, осевое - от 16 до 90 МПа.

1.2.3 Реологические свойства

Как отмечалось в предыдущих параграфах, соляные породы обладают не явно выраженными упругими характеристиками, им в большей степени присущи упруго-вязко-пластические характеристики, т.е. кроме упругих свойств соляные породы в большей степени проявляют реологические свойства даже при незначительных нагрузках.

По определению академика Ржевского В.В. [46], реологические свойства — это физические свойства горных пород, когда механическое поведение в большей степени определяется временным фактором.

При этом горные породы обнаруживают:

1) способность деформироваться во времени под действием постоянной нагрузки (ползучесть);

2)способность снижать напряжение при постоянной деформации (релаксация);

3) способность изменять прочность при длительном действии постоянной нагрузки или при изменении скорости деформирования (длительная прочность).

При длительном воздействии постоянной нагрузки в развитии деформаций ползучести можно различать три стадии:

1)затухающая или неустановившаяся ползучесть (скорость деформирования уменьшается);

2)установившаяся ползучесть (скорость деформирования приблизительно постоянна);

Заключительная стадия, соответствующая деформированию с непрерывно возрастающей скоростью, что обычно приводит к разрушению.

Необходимо отметить, что не всегда испытуемый материал проходит все три стадии ползучести. Ниже некоторого значения действующего напряжения ползучесть происходит только в первой затухающей стадии. Напряжение, не превысившее эту границу, практически никогда не разрушает породу, что

является пределом длительной прочности - сГ. Предел длительной прочности для соляных пород, испытывающих деформации ползучести, ниже их прочности при кратковременной нагрузке (предел прочности при одноосном и объемном неравнокомпонентном сжатии).

Общая продольная деформация при ползучести складывается из упругой

8уПр, пластической (необратимой) мгновенного нагружения е°пл, пластической

24

(необратимой) от воздействия ползучести е1пл и обратимой последействия ползучести еобр.

Процессу релаксации напряжений соляных пород присущи следующие закономерности:

1) скорость релаксации убывает с течением времени и характеризуется

резким спадом напряжения в начальной стадии;

2) скорость релаксации тем выше, чем выше начальное напряжение;

3) напряжение стремится к некоторому конечному значению.

На прочность соляных пород существенное влияние оказывает время воздействия нагрузки или скорость нагружения образца. Хорошо известно, что все твердые тела в большей или меньшей степени снижают свою прочность под действием длительной нагрузки [47]. В этих условиях применяется характеристика - длительная прочность, т.е. напряжение аь, при котором происходит разрушение за определенный промежуток времени.

Для определения величины сопротивления пород при различном времени воздействия нагрузки строится график длительной прочности для разных уровней напряжений, который получается в результате перестройки кривых ползучести в тех опытах, которые закончились разрушением или перешли в третью стадию ползучести.

На рисунке 1.6 представлен набор кривых ползучести при напряжениях а1>а2>сз>ст4>с5>ас0>а6. Момент разрушения образца в процессе ползучести определяется для каждого напряжения и перестраивается в координатах (ст^). Отмечается также точка стс (при 1=0), и строится кривая длительной прочности. Она асимптотически стремится к пределу длительной прочности а00.

ст

Рисунок 1.6 - Деформирование горных пород при длительном воздействии

нагрузки

Методы лабораторного исследования реологических свойств в той или иной мере связаны с конкретными расчетными моделями. В этих исследованиях определяются параметры и физические величины, входящие в эти модели. Соответственно под эти исследования используется определённое оборудование. Как правило, оборудование для исследования реологических свойств является нестандартным и по-своему уникальным.

Исследование реологических свойств, прежде всего, связано с определением связи напряжений, деформаций и времени. Иногда задачи требуют дополнительного определения влияния других физических характеристик (например, температуры, влажности и т.д.). Существует довольно большое количество методов исследования реологических свойств горных пород и материалов. Они подразделяются на две группы:

1- прямой (классический) метод;

2- ускоренные или косвенные методы.

Детальный анализ результатов косвенных методов проведён Г.Н. Кузнецовым [48], который отметил принципиальную возможность получения

предал длительной прачности

всего семейства кривых ползучести при испытании одного образца. На базе ступенчатого нагружения разработано большое количество различных методов определения реологических свойств. Зачастую такие методы бывают хотя и трудоёмкими, но более эффективными, чем прямой способ.

Наиболее распространенные экспериментальные исследования реологических свойств соляных пород - это длительные опыты на ползучесть при одноосном сжатии. По результатам этих опытов были определены многие качественные и количественные стороны длительного процесса деформирования соляных пород Оксенкругом Е.С., Проскуряковым Н.М., Ливенским B.C., Карташовым Ю.М., Ержановым Ж.С., Бергманом Э.И. и др. [49, 50, 51, 52 и т.д]. Опыты по определению реологических характеристик соляных пород при одноосном нагружении, как правило, проводят исходя из значения предела прочности при одноосном быстром нагружении.

Более сложные испытания на ползучесть при трёхосном сжатии позволили на феноменологическом уровне установить зависимость между тензорами напряжений, деформаций и временем.

В лабораториях ВНИМИ и ВНИИпромгаза [53] проводились испытания образцов каменной соли нескольких месторождений на установке объёмной ползучести УДП ВНИМИ в классе напряжений ai>CT2=a3 продолжительностью до 1000 часов. По результатам испытаний и сопоставления с одноосной ползучестью установлено:

- предел длительной прочности в опытах при трёхосной ползучести увеличивается почти в 1.5 раза;

- в трёхосных опытах значение деформаций ползучести и объёмных деформаций разрыхления при одинаковых интенсивностях напряжений меньше, чем при одноосной ползучести.

Достаточно полный обзор исследований реологических свойств соляных пород в зависимости от различных влияющих факторов приведен в работе Тавостина М.Н. [54]. В ней рассмотрены работы по сопоставлению результатов

27

лабораторных и натурных экспериментов, которые свидетельствуют об удовлетворительной сходимости. Так же рассмотрено влияние суммы главных напряжений на процесс деформирования каменной соли во времени и влияние параметра Надаи-Лоде.

1.3 Анализ напряженно-деформированного состояния однородного изотропного массива горных пород вокруг сферической незакрепленной выработки

Анализ механических процессов в породных массивах вблизи горных выработок показывает [55], что объемное напряженное состояние горных пород по мере удаления от контура выработки изменяется от состояния, близкого к обобщенному растяжению и обобщенному сдвигу, до состояния обобщенного сжатия в глубине массива.

Проанализируем напряженно-деформированное состояние однородного изотропного массива горных пород вокруг сферической незакрепленной выработки, моделирующей выработку-емкость, в начальный момент времени (противодавление равно 0) [56].

Аналитические и экспериментальные исследования показывают, что в массивах, сложенных релаксирующими породами, действие реологических процессов за длительный геологический период сформировало начальное напряженное состояние, при котором коэффициент бокового распора X близок к 1. Исходя из этого, начальное напряженное состояние принимается равнокомпонентным

<г<Р=<Гг=°'е=<1>тгф=тгв=т<Ре=Ъ

где г,<р,в - сферическая система координат (начало координат в центре проектируемой выработки), д = уН - давление вышележащей породной толщи от поверхности земли до глубины Н с удельным весом у.

Соответствующие выражения полных упругих напряжений в породном массиве равны:

<*г = -4г); ^ = <*В = ЯО- + ; тгф = = V =

г - безразмерная радиальная координата исследуемой точки в породном массиве, выраженная в единицах приведенного радиуса выработки

Распределения напряжений вокруг сферической горной выработки представлены на рисунке 1.7.

а

Рисунок 1.7 - График распределения напряжений вокруг сферической выработки в начальный момент времени

При наличии противодавления р в сферической выработке, распределение полных упругих напряжений записывается в виде:

^г + тгф =тгв = т<ре =г°.

Дополнительных напряжений в виде:

^ - ^ т -т -т -О

аг-——; ^гф ~ гв ~ <Рв ~ •

Из последнего выражения дополнительные напряжения на контуре при г=1 будут равны:

<гг=-(Я-Р); а<р = <79=~^-,

откуда можно получить приблизительную оценку величины минимального противодавления, ограничивая его прочностью горных пород на контуре выработки-емкости.

В ООО "Подземгазпром" анализ напряженно-деформированного состояния соляных пород в подземных резервуаров производится на основании СНиП [57], где используются уравнения состояния каменной соли Е.М.Шафаренко [58], которые описывают процесс ползучести каменной соли при постоянных напряжениях, протекающий как в одну стадию (затухающая ползучесть), так и в три стадии (затухающая, установившаяся, прогрессирующая ползучесть). В отличии от многочисленных математических моделей каменной соли в основе предлагаемой модели лежит описание опытов на ползучесть при постоянных напряжениях. На рисунке 1.8 представлены распределения напряжений вокруг сферической горной выработки (емкости) для стабилизированного состояния после завершения процесса ползучести.

а

выработки для стабилизированного состояния

Из анализа рисунков 1.7 и 1.8 следует, что в момент создания емкости напряжение ав принимает наибольшее значение на контуре емкости. Затем характер распределения ае по радиусу изменяется, и наибольшее значение напряжения ав наблюдается в точке, расположенной на некотором удалении от контура.

1.4 Анализ исследований по оценке влияния начального поля напряжений в массиве на механические свойства соляных пород

Исходя из того, что в нетронутом массиве каменной соли горные породы находятся под воздействием начального гидростатического поля напряжений, целесообразно привести данные о влиянии данного поля напряжений на физико-механические свойства соляных пород.

В этом плане интересной является статья В.Г. Хлопцова и И.В. Баклашова [59]. Авторы, опираясь на работу И.В. Родина [60], установили, что

для анализа и количественной оценки проявлений геомеханических процессов, определяющих устойчивость выработки, интерес представляет только дополнительное напряженное состояние массива, формирующееся под действием снимаемых по контуру выработки начальных напряжений. Авторы делают вывод: "Очевидно, модели механического поведения породного массива должны учитывать, что его нагружение происходит с исходного не нулевого, а начального напряженного состояния, соответствующего напряженному состоянию массива на глубине заложения выработки. Используемые в моделях прочностные, деформационные и реологические параметры пород должны в этом случае определяться на первоначально нагруженных породных образцах...".

Начальное напряженное состояние рассматривается как фоновое относительно напряженного состояния, в котором уже создана выработка. Авторами получены соотношения между прочностными параметрами породы в массиве и прочностными параметрами породы в образце. Полученные соотношения позволили сделать вывод о целесообразности использования расчетной схемы в снимаемых напряжениях.

Бич З.А., Баженов А.И. в работе [61] при исследовании соляных пород Верхнекамского месторождения установили увеличение значения модуля упругости в натурных испытаниях примерно в 2 раза выше, чем в лабораторных.

Наиболее интересными работами о влиянии начального поля напряжений на физико-механические свойства соляных пород являются работы Ю. М. Карташова, Б.В. Матвеева, Г.В. Михеева, А.Б. Фадеева [62, 63]. Анализ результатов длительных испытаний позволил авторам выяснить особенности деформирования и разрушения пород, длительное время находившихся под нагрузкой. В качестве наглядного примера приводятся кривые деформирования образцов каменной соли (рисунок 1.9).

6, кг с ¡см1

100 80

.. ..... .... .1. -71

/ п ц / /

/// / г ............... _

12

16 £,110

б

6, кгс/см1

240 200 160 120 80 40

■—>—1—1. .л.......

Т Д

--- и I

/// // /// /// II а

Заключение диссертации по теме «Геомеханика, разрушение пород взрывом, рудничная аэрогазодинамика и горная теплофизика», Кошелев, Александр Евгеньевич

4.5 Выводы по главе

Обобщая приведенные выше результаты исследований по изучению влияния начального гидростатического поля напряжений на предел длительной прочности и на величину минимального противодавления, можно сделать следующие выводы:

1. Обоснована возможность использования данных экспериментов, производимых при быстром нагружении с учетом начального гидростатического сжатия образцов, при расчете предела длительной прочности.

2. Выявлено однозначное влияние начального гидростатического поля напряжений на предел длительной прочности образцов каменной соли при использовании ускоренного метода его определения.

3. Впервые получены количественные значения предела длительной прочности, полученные при начальном гидростатическом сжатии породных образцов: для образцов Россошинской площади предел длительной прочности при сумме главных напряжений, соответствующей условиям залегания породных образцов, о}00 /= 15,3 МПа, значение которого на 33 % выше предела длительной прочности, полученного при стандартном методе испытаний; для образцов Романовской площади <т™/= 16 МПа, что превышает предел длительной прочности, полученный при стандартном методе испытаний на 27 %.

4. Установлено, что использование предела длительной прочности, полученного по результатам экспериментов с учетом начального гидростатического сжатия, позволяет уменьшить давление буферного газа на 44 %.

Заключение

Диссертация является законченной научно-квалификационной работой, в которой содержится решение задачи по обоснованию и разработке метода определения механических свойств каменной соли с учетом начального поля напряжений, что позволяет повысить их достоверность, а также представляющей существенное значение для дальнейшего развития методов экспериментального определения механических свойств горных пород.

Основные научные результаты и практические выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Обоснован метод определения модуля упругости, модуля деформации, коэффициента Пуассона, объемной прочности и предела длительной прочности породных образцов каменной соли с учетом предварительного всестороннего сжатия давлением, соответствующим начальному полю напряжений в породном массиве.

2. Экспериментально установлена закономерность влияния объемных деформаций сжатия каменной соли под воздействием начального гидростатического поля напряжений, наблюдаемого в соляном массиве: при дальнейшем нагружении осевой нагрузкой, не доходящей до критического значения разрушения, образцы деформируются в зоне уплотнения, что приводит к увеличению деформационных характеристик.

3. Впервые получены количественные значения деформационных характеристик породных образцов каменной соли с объектов строящихся подземных хранилищ газа России и Белоруссии с учетом предварительного нагружения полем начальных напряжений: при этом значение модуля деформации возросло на 88 %; значение модуля упругости - на 29%; коэффициента Пуассона - на 27% по сравнению со стандартными методами испытаний.

4. Впервые определены количественные значения прочностных характеристик породных образцов каменной соли, полученные при начальном гидростатическом сжатии, соответствующем глубине залегания породных образцов: объемная прочность возрастает до 30% по сравнению со стандартным методом испытаний.

5. Обоснована возможность использования данных экспериментов, производимых при быстром нагружении с учетом начального гидростатического сжатия образцов, при расчете предела длительной прочности.

6. Впервые получены количественные значения предела длительной прочности при начальном гидростатическом сжатии породных образцов, соответствующих условиям залегания, которые на 30 % больше, чем при стандартном методе испытаний.

7. Установлено, что использование предела длительной прочности, полученного по результатам экспериментов с учетом начального гидростатического сжатия, позволяет уменьшить давление буферного газа до 44 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кошелев, Александр Евгеньевич, 2013 год

Список использованных источников

1 Панюков П.Н. Инженерная геология.- М.: Недра, 1978.- 296с.

2 Журавлёва Т.Ю. Инженерно-геологическая характеристика соляных формаций в связи с созданием подземных хранилищ углеводородов: Автореф.дис.канд.геолого-минералогических наук.- М.:1997.

3 Валяшко М.Г. Закономерности формирования месторождений солей. М.: Издательство Московского университета , 1962. - 398 с.

4 Жарков М.А. Палеозойские соленосные формации мира. - М.: Недра, 1974.

5 Иванов A.A., Воронова M.JI. Галогенные формации (минеральный состав, типы и условия образования; методы поисков и разведки месторождений минеральных солей). - М.: Недра, 1972.

6 Мазуров В.А. Подземные газонефтехранилища в отложениях каменной соли. -М.: Недра, 1982. 212с.

7 Гофман-Захаров П.М. Проектирование сооружений подземных резервуаров нефтехранилищ. - Киев: Будивельник, 1973.-244с.

8 Смирнов В.И. Строительство подземных газонефтехранилищ.-М.: Газоил пресс. 2000.-250с.

9 Смирнов В.И. Основание и разработка способов технологий строительства подземных сооружений для хранения газонефтепродуктов и захоронения промышленных отходов. Доктор, дисс. - М., 1995.- 346 с.

10 Иванцов О.М. Хранение сжиженных углеводородных газов.- М.:Недра, 1973.-224с.

И Менцель В., Шрайнер В. Закономерности механического поведения каменных солей в лабораторных и натурных условиях. - В кн.: Механика горных пород. Алма-Ата, 1975.- с.64-78.

12 Шаманский Г.П., Воронцов В.Н., Габдрахимов И.Х. Натурные исследования физико-механических свойств сильвинитовых пород Верхнекамского месторождения // Тр. ВНИИГ.Л.Д977-.С.28-32

13 Проскуряков Н.М., Пермяков P.C., Черников А.К. Физико-механические свойства соляных пород. Л.: Недра, 1973.

14 Schuppe F. Ein reologisches Modell fur das Saizgesteine. Bergakademie, 1963. V. 15, N8. S. 583-586.

15 Протодьяконов M.M., Чирков C.E. Трещиноватость и прочность горных пород в массиве. М. : Наука, 1964.

16 Ильницкая E.H., Тедер Р.И, Ватолин Е.С., Кунтыш М.Ф. Свойства горных пород и методы их определения. М., Недра, 1969, 392 с.п

17 ГОСТ СССР. Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии.//ГОСТ 28985-91. Комитет стандартизации и метрологии СССР. М., Изд-во стандартов, 1991 - 15 с.

18 Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика горных пород. М.: Недра, 1975 -271с.

19 Фаталиев М.Д., Эпштейн A.A., Алиев М.А. и др. Экспериментальное исследование упругих свойств пород в условиях всестороннего даления и определение коэффициента бокового распора. - В кн.: Разрушение горных пород при бурении скважин. Уфа, 1973. с. 73-78.

20 Ставрогин А.Н., Протосеня А.Г. Пластичность горных пород. М.: Недра, 1979.

21 Мансуров В.А. Хрупкое разрушение горных пород. Фрунзе: Илим, 1984, 124с.

22 Новик Г.Я.,Зильбершмидт М.Г. Управление свойствами пород в процессах горного производства. М.: Недра, 1994 - 224с.

23 Karman Т., Forschungscheft 119 und Z. Ver. deut. Ing., 1911

24 Ставрогин А. Н., Тарасов Б. Г. Экспериментальная физика и механика горных пород. - СПб.: «Наука», 2001. - 343 е., 228 ил.

25 Мор О. Чем обусловлен предел прочности и временное сопротивление материала. «Новые идеи в технике». Сб. №1. Теория прочности. Изд-во «Образование», Петроград, 1915.

26 ГОСТ СССР. Породы горные. Метод определения предела прочности при объемном сжатии//ГОСТ 21153.8-88. Гос. комитет СССР по стандартам. -М., 1988, 15 с.

27 Böker R., Die Mechanik der bleibenden Formänderung in kristallinisch aufgebauten Körpern. Forschungsarbeiten Ing. Wes., Berlin, 1915, H. 175-176, 50s.

28 Sangha C.M., Dhir R.K. Strength and Deformation of Rock Subjekt to Multiaxial Compressive Stresses. - Int, J. Rock. Mech. Min. Sei., 1975, N12, p.277-282.

29 Bieniawski Z.T. Deformational behaviour of fractured rock under multiaxial compression.- Structure, Solid Mech. And Eng. Design., 1971, Spart 1, p.589-598.

30 Чирков C.E. Прочность горных пород при трехосном неравнокомпонентном сжатии. Физ.-тех. пробл. разраб. полезных ископаемых, 1976, №1,с.11-17.

31 Mogi К Fracture and flow of rocks. - Tectonophysics, 1972,v.l3(l-4), p.541-568.

32 Serata S., Sakurai S., Adachi T. Theory of aggregate rock behavior based on absolute three-dimenional testing (ATT) of rock salt//Basic and Appl. Rock Mech: Proc. 10-th Symp. Rock. Mech. N.Y, 1972. P.431-473.

33 Rokahr, R.B. Staudtmeister, К. and Zander-Schiebenhöfer, D., Development of a new criterion for the determination of the maximum permissible internal pressure for gas storage caverns in rock salt, SMRI Spring Meeting, April 1994, Houston, Texas.

34 Шафаренко Е.М. Длительная устойчивость подземных горных выработок в отложениях каменной соли. Доктор, дисс. - М., 1983. - 326 с.

35 Воларович М. П. Исследование физико-механических свойств горных пород при различных всесторонних давлениях. В сб.: «Проблемы тектонофизики.» Тр. Всесоюзного тектонофизического совещания 1957 г. Госгеолиздат, 1960.

36 Балашов Д. Б., Воларович М. П. Исследование скоростей упругих волн в образцах горных пород при давлении до 5000 кГ/см2. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 5, 1957.

37 Павлоградский В. И., Воларович М. П., Балашов Д. Б. Исследование сжимаемости изверженных горных пород при давлениях 5000 кГ/см2. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 5, 1959.

38 Балашов Д. Б., Стаховская 3. И., Воларович М. П., Исследование упругих свойств горных пород при высоких давлениях. Тр. пятого совещания по экспериментальной технической минералогии и петрографии. Изд-во АН СССР, 1958.

39 Томашевская И. С., Балашов Д. Б., Павлоградский В. А. Воларович М. П. Изучение влияния одноосного сжатия на скорости упругих волн в образцах горных пород в условиях гидростатического давления. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 3, 1963.

40 Баюк Е. И., Воларович М. П. Влияние всестороннего давления до 4000 кГ/см2 на упругие свойства образцов горных пород. Докл. АН СССР, т. 135, № 1, 1960.

41 Баюк Е. И., Воларович М. П. Исследование упругих свойств образцов горных пород при всестороннем давлении до 1000 кГ/см . В сб.: «Применение ультраакустики к исследованию вещества». Вып. XI. Изд. Московского общества педагогических институтов, 1960.

42 Жданов В. В., Томашевская И. С., Воларович М. П., Баюк Е. И. Исследование упругих свойств горных пород Кольского полуострова в условиях всестороннего давления до 7000 кГ/смг. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 8, 1964.

43 Воларович М. П., Бондаренко А. Т. Исследование электрического сопротивления в образцах горных пород при всестороннем давлении до 1000 кГ/см2. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 7, 1960.

44 Воларович М. П., Скорикова М. Ф., Томашевская И. С. О скоростях упругих волн при давлениях 10000 кГ/см в хлоритовых сланцах Южного Сахалина. Тр. ИФЗ АН СССР, № 37, 1966.

45 Стаховская 3. И., Воларович М. П., Исследование модуля Юнга образцов горных пород при всестороннем давлении до 5000 кГ/см методом изгиба. Изв. АН СССР, серия геофиз., № 5, 1958.

46 Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород.-М.: Недра, 1978. -390 с.

47 Журков С.Н. Кинетическая концепция прочности твёрдых тел. -Вестник АН СССР, 1968, № 3, с.46-52.

48 Кузнецов Г.Н. Механические свойства горных пород. М.: Углетехиздат, 1947.

49 Оксенкруг Е.С. Исследование реологических свойств каменной соли для расчета подземных емкостей.- Дис... канд.техн.наук. М.,1976 - 163с.

50 Проскуряков Н.М., Ливенский B.C., Карташов Ю.М. Реологические свойства соляных пород // Развитие калийной промышленности: Обзорная информация. М., 1974.

51 Ставрогин А.Н., Лодус Е.В. Ползучесть и временная зависимость прочности горных пород // Физ.-тех. пробл. разраб. полезных ископаемых. 1974. №6. с.3-10.

52 Ержанов Ж.С., Бергман Э.И. Ползучесть соляных пород. Алма-Ата: Наука, 1977.

53 Оксенкруг Е.С., Шафаренко Е.М. Ползучесть и длительная прочность каменной соли // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1974. №6. с. 1719.

54 Тавостин М.Н. Определение реологических параметров каменной соли при сложном напряженном состоянии для оценки устойчивости подземных хранилищ газа. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 2001.

55 Норель Б.К. Изменение механической прочности угольного пласта в массиве. М., Наука, 1983.

56 Баклашов И.В., Картозия Б.А. Механика подземных сооружений и конструкции крепей. - 3-е изд. стер.- М.: Студент, 2012. - 543 е.: ил.

57 СНиП 34-02-99 Подземные хранилища газа, нефти и продуктов их переработки. -М., 1999. - 32 с.

58 Гальперин A.M. Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. - М.: Недра, 1977 - 246с.

59 Хлопцов В.Г., Баклашов И.В. О постановке задачи при оценке устойчивости подземных горных выработок. М.: ГИАБ, 2004.

60 Родин И.В. Снимаемая нагрузка и горное давление. В кН. Исследования горного давления. — М.: Госгортехиздат, 1960.

61 Бич З.А., Баженов А.И. Результаты исследования механических свойств солей Верхнекамского месторождения в натурных условиях // Исследования по вопросам горного дела. Пермь,1971.С.43-50.

62 Карташов Ю. М., Матвеев Б. В., Михеев Г. В., Фадеев А. Б.. Прочность и деформируемость горных пород. - М.: Недра, 1979 - 269 с.

63 Карташов Ю. М. Ускоренные методы определения реологических свойств горных пород. - М.: Недра, 1973 - 112 с.

64. Врачев В.В., Сохранский В.Б., Шафаренко Е.М., Теплов М.К., Шустров В.П., Котов А.В, Бочкарева Р.В. К вопросу определения потерь нефтепродуктов в процессе эксплуатации резервуаров/НТС «Транспорт и подземное хранение газа». М.: ИРЦ Газпром, 1999, № 3, с.15-27.

65. Физические свойства минералов и горных пород при высоких термодинамических параметрах: Справочник/ Е.И. Баюк, И.С. Томашевская, В.М. Добрынин и др.//Под ред. М.П. Воларовича. М.: Недра, 1988. - 255 с.

66. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика). Справочник геофизика/Под ред. Н. Б. Дортман, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984, 455 с.

67 М.Н. Тавостин, А.Е. Кошелев Оценка влияния вида объемного напряженного состояния на механические свойства каменной соли// Горный информационно-аналитический бюллетень. -2009. -№11.-С. 130 - 135.

68 А.Е. Кошелев Экспериментальное определение модуля деформации каменной соли в сложном напряженном состоянии// Горный журнал. - 2012. -№ 9. - С. 56-58.

69 Шкуратник B.JI. Измерения в физическом эксперименте. Учебник для вузов. - 2-е изд.,доп. и испр. - М.: Издательство «Горная книга», 2006. - 335с.

70 В.Г. Хлопцов, Ю.А. Цыплухина, А.Е. Кошелев Экспериментальное обоснование применения расчетной схемы в снимаемых напряжениях для решения геомеханических задач// Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010.-№.-С. 311 -318.

71 Гольдштейн М.Н., Бабицкая С.С. О длительной прочности связанных грунтов. - В кн.: Вопросы геотехники, №7. Днепропетровск, Транспорт, 1964, с. 44-56.

72 Фисенко Г.Л. Предельные состояния горных пород вокруг выработок. -М.: Недра, 1976.-272 с.

73 Журавлева Т.Ю., Оксенкруг Е.С., Тавостин М.Н. Особенности определения предела длительной прочности каменной соли для рассчетов устойчивости подземных газохранилищ.//Х1 Российская конференция по механике горных пород., СПб 1997

74 A.C. 1809053 (СССР). Способ определения прочностных параметров материалов на образцах./Авт. изобрет. К.Г.Лыков, B.JI. Шкуратник, B.C. Ямшиков, М.Ю. Васючкова, Е.С. Оксенкруг, М.Н. Тавостин, Е.М.Шафаренко. Опубл. в Б.И., 1993, N 14.

75 A.C. 1244546 (СССР). Способ испытания на прочность соляных пород в лабораторных условиях./ Авт. изобрет. , Карташов Ю.М., Оксенкруг Е.С. Опубл. в Б.И., 1986, N26.

76 Викторов С.Д., Кочанов А.Н., Осокин A.A. Закономерности генерации микро- и наноразмерных частиц при разрушении и деформировании горных пород. Горный информационно-аналитический бюллетень, Труды научного симпозиума «Неделя горняка-2011». - М.: изд. «Горная книга», 2011.-е. 185191.

77 А.Е. Кошелев Оценка влияния вида объемного напряженного состояния на механические свойства соли// Рабочие материалы международного форума-конкурса молодых ученых «Проблемы недропользования» Санкт-Петербург, Россия 22-24 апреля 2009г./ Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (технический университет). - СПб 2009. - С. 62.

78 Определение параметров пород, слагающих надсолевую и солевую толщу, вскрытых скважинами lp, 2Р Россошинской площади Волгоградского ПХГ (договор № 12/96). Этап 4,5,6,7,8. РАО «ГАЗПРОМ», ДАО «БУРГАЗГЕОТЕРМ», НТЦ «Подземгазпром»; рук. НИР Т.Ю. Журавлёва. М., 1997.