Energy consumption is strongly linked to the development and quality of human civilization. On average, 85% of our primary energy comes from fossil fuels; as a result, carbon-based resources face depletion, and there are concerns about massive greenhouse gas emission and corresponding climate change. Energy geotechnology must play a key role in the development of a sustainable energy scheme, involving energy resources such as natural carbohydrates, nuclear energy, and renewable sources (wind, solar, geothermal, hydropower, biofuels, and tidal and wave energy), but it must not be restricted. Moreover, geotechnical engineering is required to provide new techniques to preserve the environment from a sustainability perspective, including CO2 emission and energy-related waste (e.g., bottom and fly ashes, and nuclear waste) reduction, as well as the introduction of new, environmentally-friendly, and low-carbon-emitting materials for sustainable development.

This book includes recent advances in Geomechanics for Energy and the Sustainable Environment, including four research articles and one state-of-the-art review. We hope this book can provide guidance on how to deal with conventional and renewable energy sources and environment-related geotechnical engineering issues, from fundamental research to practical implementation. In addition, recent attempts in CO2 and industrial waste deduction, and the development of new, bio-inspired materials/methods for sustainable development are introduced in this book. 

Посвящена решению актуальной научно-прикладной проблемы моделирования и контроля динамических процессов в задачах оценки состояния геотехнических систем. Потеря устойчивости таких систем может быть мягкой или жесткой. Бифуркации являются ключевым фактором пространственно-временной самоорганизации, они возникают, прежде всего, в открытых системах, в которые возможен приток внешней энергии, например, в результате проявлений горного давления, короткого замыкания, что может приводить к весьма тяжелым последствиям.

Рассмотрены особенности математического и компьютерного моделирования динамических процессов на основе гравитационных и пружинных маятников, генераторов детерминированного хаоса, а также особенности их автоматизированного или автоматического контроля в режиме реального времени на базе аналого-цифровых и микропроцессорных устройств.

Результаты исследований использованы при разработке рамно-анкерных крепей для больших глубин на основе сталеполимерных анкеров, методов и средств автоматизированного геофизического контроля, диагностике и ремонте тоннелей, плотин, насосных станций, подземных и наземных сооружений.

Предназначена для инженеров, научных сотрудников, аспирантов и студентов вузов горнодобывающей промышленности.

В монографии излагаются основы экспериментально-аналитического метода расчета напряженно-деформированного состояния массива горных пород вокруг очистных выработок при отработке угольных пластов. Отличительной особенностью метода является использование при аналитическом решения задач о механическом состоянии массива в качестве граничных условии натурных замеров проявлений горного давления. Предлагается способ определения смещений пород по шахтным наблюдениям приращении смещений при подвигами забоя.

Задачи экспериментально-аналитического метода сформулировали для распространенных расчетных схем и типичных способов определения натурных проявлений горного давления. Выполнены расчеты и анализ полей смещений, напряжений и деформаций в больших областях массива горных пород. Обобщаются результаты развития метода и его практического применения.

Монография предназначена для специалистов горного и механико-математического профиля, работающих в области механики горных пород и горного давления, а также горных инженеров и студентов горных вузов.

В книге описан новый метод исследования напряженного состояния преимущественно осадочных горных пород. Приведе-на теория фотоупругих датчиков, выполнен анализ особенностей оптической картины в них. Рассмотрены конструкции фотоупругих датчиков и полярископов. Подробно изучены вопросы измерения тензоров напряжений в условиях плоского и объемного напряженного состояния массива горных пород. Описаны способы и результаты лабораторных и шахтных исследований работы  датчиков в различных породах и материалах.

Работа предназначена для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских организаций, горных и строительных предприятий, занимающихся изучением и контролем напряженно-деформированного состояния горных пород и бетонных сооружений, будет полезна преподавателям и студентам горных и строительных вузов.

Оценка современного состояния решаемой научной или научно-технической проблемы. История разработки месторождений открытым способом указывает на тенденцию увеличения глубин отработки. В начале XX века горные работы осуществлялись в пределах осадочных пород, максимальная глубина карьеров того времени не превышала 100 м от поверхности, но уже спустя несколько десятилетий максимальные глубины отработки месторождений открытым способом достигали 200-300 м [1-3].

Освещены вопросы управления горным давлением в очистных и подготовительных выработках угольных шахт при различных горно-геологических и горнотехнических условиях. Изложены сведения о форми, звании и проявлениях горного давления в очистных и подготовительных забоях, способах крепления и охраны выработок, характере взаимодействия крепей с вмещающими породами. Рассмотрены требования, которым должна удовлетворять крепь очистных и подготовительных выработок, дано описание новых видов крепей. Приведены рекомендации по выбору эффективных способов и средств управления горным давлением, рациональному расположению горных выработок. Перевод выполнен со второго издания на немецком языке.

Для инженерно-технических работников шахт, научно-исследовательских к проектно-конструкторских организаций угольной промышленности.

Geotechnical and geological engineering has wide applications in military, mining, petroleum, natural geohazard and other engineering disciplines that are concerned with stability of the ground and construction occurring on the surface or within the ground. It uses principles of soil mechanics and rock mechanics to investigate subsurface conditions in order to evaluate stability of natural slopes and man-made deposits, assess risks posed by site conditions, design earthworks and structure foundations, and monitor site conditions, earthwork and foundation construction. Determination of the relevant physical, chemical and mechanical properties of ground materials is the key to successfully deliver such projects. Therefore, a book containing both theory of geomaterial testing and up-to-date testing methods is much in demand to college students, academic researchers and practicing technicians and engineers for obtaining reliable and accurate test results. This book is intended primarily to serve this need and aims at the clear explanation, in adequate depth, of the fundamental principles of soil and rock tests <...>

The Hoek-Brown (HB) failure criterion is one of the most broadly adopted failure criteria to estimate rock mass strength in rock mechanics and mining engineering. Over the past 40 years, the HB criterion has been applied successfully to a wide range of intact and fractured rock types.

Рассматриваются механические характеристики неконсолидированных донных пород. Приведен анализ методов и технических средств исследования ме ханических свойств неконсолидированных пород морского дна, слагающих боль шую часть поверхностной толщи шельфа и океанического ложа. Основное внимание уделено оценке представительности методов и анализу работы приборов в грунте. Излагаются методы отбора проб, трехосных испытаний и прессиомет-рип. Дана оценка перспектив исследовании.

Для инженеров-изыскателей, гидростроителей и геологов, работников производственных и научно-исследовательских организации.

В монографии предложено решение важной для угледобывающей отрасли задачи по обоснованию технологических параметров отработки выемочных столбов на базе результатов моделирования пошагового перемещения очистного забоя в пространственной геомеханической модели выемочного участка, расположенного в слоистом трансверсально-изотропном массиве горных пород.

Монография предназначена для сотрудников научно-исследовательских и проектных институтов, а также для широкого круга специалистов, занимающихся вопросами повышения эффективности разработки угольных месторождений длинными лавами с учетом закономерностей изменения напряженно-деформированного состояния вокруг очистного забоя.