| Back |
Main
|
Перевод Галоян В. А.
Лаборатория:
ЛИГГ (Лаборатория гидродинамического и геотехничесого исследования)
Дата: 01.10.2007
Подробное описание темы
1.
Постановка проблемы
Реологическая характеристика поведения
горных массивов и изменение соответствующих параметров вокруг
подземной выемки представляет главный интерес в понимании и
предвидении проведения этих работ. Эта характеристика до сегодняшнего
дня остается сложной и амбициозной целью и является предметом
исследования во многих работах научного и технического характера.
Эта проблематика касается исследований в области стабильности на
долгосрочный период старых шахт и подземных карьеров, с одной
стороны, и с другой стороны, строительство сооружений для
геологического хранения радиоактивных отходов вызывает необходимость
исследования свойств геологического барьера.
С механической точки
зрения, горный массив сжат изначально под воздействием естественных
нагрузок. Осуществление подземных работ порождает глубокие изменения
среды, отражающиеся на полях нагрузки, на изменении давления и
водного состояния.
Это изменение может оказаться в некоторых
случаях очень неблагоприятным и изменит характеристики горного
массива таким образом, что в нем появятся такие опасности, как:
•
местное или общее нарушение подземных работ (нарушения опор или балок
между слоями, например, для шахт и подземных карьеров), потребующее
пересмотра степени безопасности эксплуатации или проведения работ на
поверхности.
• появление EDZ (Excavated Damaged Zone) для
геологического хранения, способной изменить направление стоков
подземных вод (увеличение проницаемости горного массива, например,
вокруг ячеек и галерей хранения и создание замкнутой гидросистемы,
способной создать путь для стока радиоэлементов и выявить таким
образом проблемы на длительный период, касающиеся безопасности.
Относительно хранения происхождение EDZ приписывается
механическим воздействиям (выемка пород), к которым добавляются
способы гидромеханические (кинетическая потеря давления и разбавления
породы).
Развитие поврежденной зоны может быть мгновенным или
отсроченным. Расширение зависит от геометрии выемки, первоначального
состояния нагрузки в массиве, реологии породы, техники и истории
проходки, типа крепи и покрытий, условий проведения работ
(температура, гигрометрия).
Одна из трудностей, встреченных при
изучении первоначального расширения и изменения поврежденной зоны, а
именно для прогнозирования путем цифрового моделирования, заключается
в способности идентифицировать параметры, позволяющие описать
реологию горного массива.
Традиционно характеристика этих
параметров делается в лабораторных условиях на образцах маленького
размера (76*38 мм), или путем ретро-анализа, исходя из опыта и типа
проходки в шахте, который называется «шахтный мини-тест».
Возобновление опыта, учитывая сложность необходимых механизмов и
устройств и соответствующих периодов времени, показывает, что:
•
идентифицированные параметры не позволяют часто воспроизводить путем
моделирования наблюдения расширения или интенсивности поврежденной
зоны, а именно в том, что касается ее развития в соответствии с
временным фактором.
• исследования в условиях эксплуатации
типа «шахтный тест» представляют много
сомнений (неточностей), связанных с условиями проходки, крепи, чтобы
быть использованными в перспективе идентификации реологических
параметров.
Цель исследования - предложить экспериментальную
методологию, позволяющую приобрести в условиях эксплуатации
параметры, описывающие поведение реологии горного массива в
промежуточном масштабе, более представительном, чем то, что получено
на образце, протестированном в лаборатории, и для путей исследования
при адекватной нагрузке с решениями, возникшими при проходке
выработок. Теоретические аспекты должны быть рассмотрены для
интерпретации этих данных.
2. Экспериментальный этап
На
этом этапе, вначале будут интерпретированы доступные
экспериментальные данные. Действительно в 2005 и 2006 годах, INERIS и
IRSN провели измерительные действия методом зондирования вокруг
туннеля и выработок экспериментальной станции Tournemire. Эти
исследования позволили получить совокупность данных о деформациях
горного массива (глинистый сланец) в различных геометрических
конфигурациях, условиях насыщения массива и возраста выработки.
Занимаясь операциями по зондированию, мы получили также
многочисленные двухосевые образцы.
Обработка этих данных и их
соотношение с условиями эксперимента позволят получить первые
сведения о характеристике эластичных свойств породы в масштабе
изменчивости материала. Затем будет проведена идентификация
параметров, связанных с экспериментальным использованием, способным
оказывать значительное влияние на данные (жидкостное бурение,
повышения температуры в массиве во время бурения, скорости
продвижения бурильной установки). На этом первом этапе можно будет
обратиться к цифровому моделированию, используя простые законы
поведения (поперечная изотропная гибкость и пористость), чтобы
имитировать операцию бурения.
Далее цель второго этапа, будет
состоять в том, чтобы придать эксперименту измерения, позволяющие
перейти к реологическим термо-гидро-механическим свойствам породы,
уменьшая масштаб и освобождаясь от действий, связанных с условиями
эксперимента, которые встречались в типовых исследованиях «шахтный
тест».
Определение этого метода может быть осуществлено на
подземных установках экспериментальной станции Tournemire.
3.
Теоретический этап
Исследование опирается на повторных опытах
исследовательских работ и экспертиз, уже проведенных в течение многих
лет INERIS и IRSN, в области:
• разработанной концепции и
интерпретации геотехнических и геофизических измерений с целью
характеристики реологического поведения горных массивов;
•
теоретического развития поведения, отличного от поведения в условиях
глинистости;
• понимания исходных механизмов повреждений.
Метод, условно называемый методом «подработки»,
состоящий в интерепретации геомеханических данных, полученных во
время испытаний в массиве (выемочные работы, например) и
использованный для определения естественных напряжений, мог бы быть
адаптирован, оптимизирован и протестирован для определения
реологических характеристик. Изучение чувствительности путем
цифрового моделирования этого метода по отношению к различным
факторам, признанным как влияющим (гетерогенность, повреждение,
гидромеханические соединения, и т.д.) также могло бы быть
рассмотрено.
4. Библиография
Ben Slimane K., Thoraval
A. et Ozanam O., 2003, The REP experiment at the Bure underground
research laboratory, programme and design, Proceedings of the 10th
International Congress on Rock Mechanics ISRM 2003, 8 - 12 septembre
2003, Johanesbourg, Afrique du Sud, vol. 2, pp. 1099 - 1103.
Lahaie, F., Bigarré, P., Al Heib., M., Josien, J. P.
and Noirel, J.F., 2003, Large - scale characterisation of in-situ
stress field in a complex mining district prone to rockbursting,
Proceedings of the 10th International Congress on Rock Mechanics ISRM
2003, 8 - 12 septembre 2003, Johanesbourg, Afrique du Sud, vol. 2,
pp. 689 - 694.
Rejeb A. et Cabrera J., 2006, Time - dependant
evolution of the excavation damaged zone in the argillaceous
Tournemire site (France), GEOPROC 2006 - International Conference on
Coupled TMC Processes in Geosystems: Fundamentals, modelling,
Experiments and Applications. Nanjing, Ho Haï University
(China).
Rejeb A., Millard A., Rouabhi A. et Tijani M., 2006,
Modelling approach of the excavation damaged zone (EDZ) around the
old tunnel at the argillaceous Tournemire site, GEOPROC 2006 -
International Conference on Coupled TMC Processes in Geosystems:
Fundamentals, modelling, Experiments and Applications. Nanjing, Ho
Haï University (China)
Rouabhi A., Tijani M. et Rejeb
A., 2006, Triaxial behaviour of transversely isotropic materials:
Application to sedimentary rocks. International Journal of Rock
Mechanics & Mining Sciences, 42 (5 - 6), Spec. issue, John Wiley
& Sons pp.
Souley M., Su K., Armand G. et Ghoreychi M.,
2007, Poromechanical behaviour of deep claystone and permeability
changes around schaft, Int. Workshop on Const. Modelling - Develop.,
Implem., Eval., and Applic., Hong Kong, China, 12 - 13 january 2007.
Tastet J., Contrucci I., Klein E., Driad-Lebeau L. et Bigarré
P., 2007, Large scale field experiment to calibrate microseismic
source parameters applied to real time monitoring of post - mining
instabilities, 11th Int'l Congress on Rock Mechanics ISRM
2007,Lisbon, Portugal, 9 - 13 July 2007.
| Back |
Main
|