Scientia. Современная геомеханика

Рейтинговые системы в геомеханике

2026-04-14T05:55:31.639Z

В геомеханике существует широкий набор эмпирических рейтинговых систем, созданных для быстрой оценки качества массива и опасности разрушения откосов.

Эти системы развивались параллельно и решают разные задачи:

одни ориентированы на структурно-контролируемые механизмы (плоскостное скольжение, клин, опрокидывание),
другие — на общую устойчивость в сильно нарушенных массивах.

Поэтому корректная практика заключается в выборе рейтинговой системы под ожидаемый механизм разрушения и доступные исходные данные. Современные рейтинговые системы, рассмотренные в статье: SMR, Q-slope, SSPC, SSR, HI.

SMR (Slope Mass Rating)

SMR (Slope Mass Rating), разработанная Manuel R. Romana и впервые представленная в 1985 году как развитие системы RMR специально для откосов.

Схема применения системы SMR

По набору учитываемых параметров SMR состоит из двух частей:

базовый рейтинг RMRb (прочность породы, RQD, шаг трещин, состояние трещин, водоприток);
поправки на кинематику и метод формирования откоса.

Область применения — оценка устойчивости скальных откосов при структурно-контролируемых механизмах разрушения.
Система позволяет получить класс устойчивости откоса и ориентировочные меры крепления или защиты.

Q-slope: развитие системы Q для откосов

Q-slope разработана Neil Bar и Nick Barton как расширение классической Q-system. Прикладная версия метода была представлена в 2015 году, а полноформатная журнальная статья опубликована в 2017 году.

Схема применения системы Q-slope

По набору учитываемых параметров Q-slope опирается на базовые компоненты Q-system, адаптированные под откосы:

RQD
Jn (число систем трещин)
Jr (шероховатость)
Ja (изменённость или заполнитель)
O-factor (ориентация трещин)

Дополнительно учитываются внешние факторы через

Jwice (климатические условия)
SRFslope (влияние выветривания, напряжений и разломов).

Метод применим практически к любым видам скальных массивов.
На основе полученного значения Q-slope можно определить рекомендованный угол откоса, а также оценить уровень риска и классифицировать состояние откоса.

SSPC (Slope Stability Probability Classification)

SSPC (Slope Stability Probability Classification) — вероятностная классификация устойчивости скальных откосов, предложена R. Hack, D. Price и N. Rengers в 2002 году.

Метод предполагает три этапа работы:

Фиксация параметров массива в обнажении
Корректировка с учётом выветривания и техногенной нарушенности, получение эталонного состояния
Введение поправок на метод разработки откоса и прогнозируемое выветривание в течение срока службы.

При расчёте учитываются:

ориентация разрывов относительно откоса
геометрия откоса
показатели состояния трещин (TC и CD)
прочность породы (IRS)
размер блока (SPA).

Система не применяется, если поведение массива определяется пластичностью или вязко-пластической деформацией нетронутого материала.

Результатом является вероятность возникновения различных механизмов разрушения и классификация устойчивости.

Схема расчета SSPC и параметры SSR

SSR (Slope Stability Rating)

SSR (Slope Stability Rating) — классификация для оценки устойчивости откосов в сильнотрещиноватых массивах, предложена A. Taheri и K. Tani в 2010 году.

Система ориентирована на крупномасштабную устойчивость откосов в сильнотрещиноватых массивах при неструктурно-контролируемых разрушениях.

В качестве базового показателя используется GSI, дополнительно вводятся корректирующие параметры:

прочность
тип породы
метод разработки
обводнённость
сейсмическое воздействие.

По результатам SSR определяется допустимый безопасный угол откоса при заданной высоте и коэффициенте запаса.

HI (Hazard Index)

HI (Hazard Index) предложен L. Pantelidis в 2010 году для количественной оценки опасности отказов скальных откосов с учётом климатических факторов.

Схема расчета HI и ограничения рейтинговых систем

Индекс HI рассчитывается как произведение двух составляющих:
состояния массива (fNC) и триггерного механизма (fTM) для семи типов разрушений.

В расчёте учитываются:
для fNC:

запас устойчивости
ориентация трещин
GSI
объём потенциально неустойчивой массы

для fTM:

среднегодовые осадки
их критическое значение
дренажный фактор.

Метод ориентирован на районы, где вода выступает основным триггером разрушения.

Ограничения рейтинговых систем

Следует учитывать, что все рассмотренные системы, кроме SSR, не рассчитаны на откосы высотой более 45 м. Для большинства разработаны модификации, расширяющие область применения.

Рейтинговые системы основаны на эмпирических наблюдениях и отражают средние условия и допущения авторов. Даже в пределах заявленной области применения их нельзя использовать механически.

Результаты требуют калибровки под конкретное месторождение и подтверждения дополнительными методами:

обратными расчётами
кинематическим анализом
расчётами предельного равновесия
численным моделированием.

Только в этом случае рейтинг становится рабочим инженерным инструментом.

Источники:

🔗 A Geomechanical Classification for Slopes Slope Mass Rating🔗 The Q-Slope Method for Rock Slope Engineering
🔗 A new approach to rock slope stability - a probability classification (SSPC)
🔗 Assessment of the Stability of Rock Slopes by the Slope Stability Rating Classification System
🔗 An alternative rock mass classification system for rock slopes

Сайт | Телеграм | Рассылка | Wiki

Автор: Иван Брусницын

Структурные и геомеханические домены: в чём разница?

2026-03-31T11:14:19.333Z

← к сайту

При построении геомеханической модели месторождения мы работаем с двумя типами доменов. Их часто путают, хотя они решают разные задачи.

Данные в геомеханические модели

Определения

Структурный домен — это область с однородной ориентацией трещин: системы имеют схожие азимуты и углы падения, а разброс значений остаётся постоянным. Структурные домены нужны для кинематического анализа. На карьерах один и тот же набор трещин может давать устойчивые уступы в одном направлении и неустойчивые — в другом. Мы анализируем сочетания направлений уступов и трещин, чтобы выявить потенциально неустойчивые блоки: плоскостной сдвиг, клин, опрокидывание.

Геомеханический домен — это область с однородными физико-механическими свойствами и характеристиками породного массива, используемая как расчётная единица модели. Строгого определения этого термина в нормативных документах нет — его содержание зависит от решаемой задачи.

На практике геомеханический домен чаще всего представляет собой совокупность усреднённых свойств, характерных для данной области:
🔸физико-механические свойства пород (прочность, объёмный вес)
🔸рейтинговые характеристики массива (RMR, GSI, MRMR)
🔸степень трещиноватости и выветрелости

В простейших моделях геомеханические домены совпадают с литологическими: физико-механические свойства задаются для каждого литотипа, и домен фактически определяется границами залегания породы.

В более сложных моделях геомеханические домены выделяются по совокупности свойств: литологии, степени выветрелости, трещиноватости, рейтинговых характеристик. При максимальном усложении — в блочной геомеханической модели, каждый блок фактически является отдельным доменом, поскольку несёт усреднённые свойства именно для своего объёма породы. Выделение укрупнённых доменов в таком случае — это осознанное упрощение, необходимое для практических расчётов.

Практическое применение

Объединение участков в домены решает и практическую задачу: упрощает модель, снижает вычислительную нагрузку и делает интерпретацию результатов более чёткой — вне зависимости от сложности самой модели.

Структурный домен определяет кинематику разрушения, геомеханический — описывает состояние и свойства породного массива.

Границы этих домены чаще всего не совпадают. Два участка с разной ориентацией трещин могут иметь одинаковые физико-механические свойства и войти в один геомеханический домен. И наоборот — в пределах одного структурного домена GSI может существенно меняться из-за выветривания или других изменений пород.

Как на практике определяются границы структурных доменов — расскажем в следующих публикациях.

Источник:
🔗 https://www.lopproject.com/guidelines-for-open-pit-slope-design-2009/

Сайт | Телеграм

Автор: Иван Гузеев

Методы численного моделирования в геомеханике

2026-03-05T08:41:40.817Z

← к сайту

Численные методы применяются в задачах, когда простые расчётные схемы неприменимы или не дают достаточной точности. Они позволяют учитывать практически любые влияющие факторы, такие как геологическая неоднородность массива, трещиноватость и блочность, сложная форма откосов и выработок, напряжённое состояние, изменение нагрузок во времени, влияние подземных работ, а также деформационные и прочностные свойства пород.

При расчётах устойчивости численные методы применяются когда:
• массив имеет неоднородное строение;
• геометрия откосов сложная или ведутся подземные горные работы;
• требуется учитывать деформации и смещения, а не только факт устойчивости.

Основные подходы численного моделирования

🔸 Методы механики сплошной среды

В этих методах массив рассматривается как непрерывное тело. Предполагается, что его свойства изменяются плавно. Модели сплошной среды основаны на теориях упругости и пластичности и хорошо подходят для описания напряжений и деформаций.

Особенности:
• позволяют учитывать напряжённо-деформированное состояние;
• просты в применении и не требуют больших вычислительных ресурсов;
• могут использоваться как для статических так и для динамических расчётов.

🔸 Методы механики дискретной среды

В этих методах массив представляется как совокупность отдельных элементов или блоков, контактирующих друг с другом. Эти методы основаны на принципах взаимодействия тел и особенно эффективны при анализе трещиноватых массивов и сыпучих сред.

Особенности:
• хорошо описывают смещения и повороты блоков;
• позволяют анализировать потерю прочности по контактам, поведение сыпучей массы;
• чаще применяются для динамических задач;
• требовательны к вычислительным ресурсам.

🔸 Гибридные методы

Воспроизводят трансформацию массива от сплошной среды к дискретной.

Особенности:
• воспроизводят напряженно-деформированное состояние;
• хорошо описывают смещения и повороты блоков;
• позволяют анализировать потерю прочности по контактам, поведение сыпучей массы;
• выполняют динамическое решение;
• наиболее требовательны к вычислительным ресурсам.

Экосистема продуктов Scientia

2026-03-05T08:30:17.894Z

← к сайту

В Scientia мы развиваем набор инструментов, которые работают как единая система и помогают на всем пути работы с геомеханическими данными. Он начинается со сбора информации в поле и продолжается анализом, расчётами и наблюдением за состоянием массива.

Работа начинается со сбора данных.

— Для работы с цифровыми моделями используется ScientiaJoints. Этот инструмент помогает анализировать структурные данные прямо на трёхмерных моделях. Он дополняет полевое структурное картирование, позволяет контролировать количество измерений в процессе работы и сразу видеть общую картину трещиноватости. Результаты можно сохранить и использовать дальше в других программах.

— Полевые измерения выполняются с помощью JointExplorer. Электронный горный компас используется для фиксации ориентации трещин и других структурных элементов прямо на объекте. Мобильное приложение позволяет сразу просмотреть собранные данные и подготовить их для дальнейшей работы.

— Отдельный блок данных связан с анализом керна. Здесь используется Magicore. Инструмент работает с фотографиями керна, автоматически выделяет трещины, делит керн на интервалы и формирует структурированное описание. Это удобно при работе с архивными материалами и при большом объёме данных.

Все собранные данные объединяются на этапе анализа.

— Для этого используется Planet. Наша новая программа помогает увидеть общую картину трещиноватости и изучить основные закономерности строения массива.

Далее данные применяются для расчётов и моделирования.

— Prorock помогает понять, как массив может вести себя при разработке месторождения, где возможны деформации и какие участки требуют повышенного внимания. Prorock позволяет принимать более точные решения.
— Для оценки устойчивости уступов карьеров используется Digger Slope. Программа помогает подбирать безопасные параметры откосов, оценивать риски и заранее выявлять проблемные зоны. Это упрощает проектирование и делает расчёты более детализированными и наглядными.

Завершающий элемент системы это мониторинг геомеханических рисков, выявленных в результате аналитических расчётов.

— Для этого применяется NUR. Прибор дистанционно измеряет смещения и передаёт данные онлайн. Он работает автономно и позволяет контролировать состояние массива без постоянного присутствия специалистов на объекте.

Так все решения Scientia связаны между собой и дополняют друг друга. Вместе они формируют единую систему, в которой данные последовательно собираются, анализируются, используются для расчётов и затем проверяются в реальных условиях.

Типичные ошибки при съёмке трещиноватости на карьерах

2025-12-26T05:56:48.877Z

← к сайту

На результаты съёмки влияют не только измеренные параметры, но и условия, в которых они были получены. Даже небольшие методические ошибки могут привести к искажённым выводам. Ниже - ключевые моменты, на которые стоит обращать внимание.

1. Слишком мелкий масштаб наблюдений

Если рассматривать массив только в пределах части уступа, оценка трещиноватости будет некорректной.

Что происходит:

не видна реальная картина систем трещин
каждая новая система воспринимается как отдельный домен

2. Учет техногенных трещин от БВР

Трещины, возникшие из-за буровзрывных работ, часто попадают в замеры наравне с естественными.

Это приводит к тому, что:

на стереограмме появляется шум
при большом количестве замеров они могут формировать ложные скопления и интерпретироваться как отдельная система

В результате формируется система, которой фактически не существует в природе, что искажает оценку трещиноватости массива.

3. Искажение параметров из-за эрозионных процессов

Поверхности уступов постоянно изменяются под воздействием среды.

Из-за этого сложно корректно определить:

ширину раскрытия
материал заполнителя
состояние поверхностей трещин

При возможности откос уступа следует очистить от изменённой или разрушенной породы и проводить оценку по неизменённым поверхностям трещин. Это позволяет получить более достоверные параметры.

4. Игнорирование магнитного склонения

Поправка на магнитное склонение часто забывается неопытными специалистами.

Если её не внести, то появится систематическая погрешность. Такая ошибка может долго оставаться незамеченной, но при анализе ориентаций приводит к расхождениям в данных.

Итог

Ошибки при описании трещиноватости чаще всего связаны не с точностью измерений, а с методикой их сбора и интерпретации.

Корректный масштаб наблюдений, отделение природных и техногенных трещин и учёт состояния массива позволяют получить данные, которые действительно отражают реальную структуру массива и пригодны для дальнейшего анализа.

Больше полезной информации у нас в телеграм канале и на сайте!

Сайт | Телеграм

Автор: Иван Брусницын

Практическое руководство: как превратить хаотичный поиск научной информации в рабочую систему

2025-12-11T12:44:24.443Z

← к сайту

Введение

Данная статья написана на основе доклада Ивана Гузеева, который был представлен на летнем митапе. В нем собран рабочий подход к тому, как превратить поиск статей в понятную исследовательскую систему.

Поиск научной информации часто приводит к хаосу. Запросы получаются расплывчатыми, вкладки множатся, PDF копятся без структуры и нужные материалы ускользают. Вместо цельной картины появляется набор случайных ссылок. Ситуация меняется, когда у процесса появляется логика.

Шаг 1: использование ИИ

При изучении зависимости устойчивости откосов от качества скального массива и рейтингов RMR, GSI и Q system сначала нужно разобраться в языке области. Здесь удобно использовать ИИ, потому что он помогает быстро собрать список ключевых терминов. В поиске могут появиться системы SMR, Q slope и GSI slope. Такие ориентиры задают правильное направление.

Но загвоздка в том, что ИИ не дает точных ссылок и смешивает старые методики с новыми, поэтому его задача ограничивается формированием отправной точки.

Шаг 2: получение доступа к платным источникам

Дальше возникает вопрос доступа к публикациям. Часть статей закрыта и процесс превращается в борьбу с платными источниками. Существуют инструменты, которые помогают обходить эти ограничения законными способами.

ResearchGate дает доступ к работам, которыми авторы делятся добровольно.

Unpaywall показывает, есть ли бесплатная версия публикации.

Sci-Hub позволяет получить текст по DOI, если другие варианты не сработали.

Цифровой идентификатор DOI выполняет ключевую роль, потому что по нему нужная статья находится быстрее.

Шаг 3: выстраиваем полную картину

После того как основные статьи собраны, важно увидеть всю научную картину.

Google Scholar помогает оценить значение работы по количеству цитирований и дате публикации.

Consensus помогает получить подборку статей по конкретному вопросу.

ResearchRabbit и Litmaps строят карту связей между публикациями и показывают корневые исследования, новые тенденции и скрытые кластеры.

Шаг 4: организация полученного материала

Следующий шаг связан с организацией собственной коллекции PDF. Хорошо работает связка Zotero и Obsidian.

Zotero хранит статьи и позволяет выделять ключевые фрагменты.

Obsidian превращает набор записей в связанную базу знаний, где нужные идеи быстро находятся через теги и внутренние ссылки.

Такая структура помогает сохранить порядок даже при большом объеме материалов.

Шаг 5: создаем стартовую точку для будущих исследований

Часто ценная информация остаётся в личных файлах и быстро теряется, чтобы этого избежать, удобнее формировать общий багаж знаний.

Создавайте страницы в Wiki Горной Геомеханики и переносите туда ключевые выводы. Фиксируйте источники, добавляйте ссылки на статьи, поясняйте сложные моменты простыми словами и при необходимости подключайте ИИ для коротких разъяснений.

Такой формат работает как эффект умножения: следующему специалисту не приходится начинать с нуля, исследуя тему. Он продолжает работу там, где она была остановлена.

Заключение

Предложенная методика формирует устойчивый цикл работы с информацией.

Исследователь перестает охотиться за отдельными статьями и начинает двигаться по понятной последовательности.

Сначала формируется язык темы.
Затем создается доступ к источникам.
Далее выстраивается обзор научного поля.
После этого материалы организуются в личную базу.
Финальным шагом является передача знаний коллегам.

Если в текущем исследовании возник вопрос, который упирается в поиск данных или отсутствие структуры, эта схема помогает сократить путь и сосредоточиться на сути анализа.

Больше полезной информации у нас в телеграм канале и на сайте scientia.ru!

Сайт | Телеграм

Автор: Иван Гузеев

Большое обновление Magicore 2.5

2025-10-06T07:28:38.513Z

← к сайту

С гордостью сообщаем: вышла новая версия веб-сервиса Magicore для автоматизированного документирования керна по фотографиям.

В новой версии полностью переработали бэкенд и фронтенд, благодаря чему сервис стал более удобным и точным. Кроме этого в Magicore 2.5:
➕улучшены алгоритмы детекции и классификации объектов на фото
➕определяется линия ориентирования и угол Beta
➕точнее определяется направление трещины (аппроксимация контура)
➕реализована алгоритмическая классификация раздробленных пород (искусственная/естественная)
➕усовершенствована работа с геомеханическими интервалами
➕добавлено склеивание изображений керна в единое фото
➕реализованы рекомендации интервалов дискования керна и отбора проб (в тестовом режиме)
➕появился функционал для сравнения имеющейся документации с результатами Magicore
➕считываются глубины из названий файлов
➕уточнён расчёт RQD

По публичному адресу http://magicore.ru продолжает работать предыдущая версия сервиса. Вы можете получить бесплатный пробный доступ к новой версии - для этого оставьте заявку на сайте https://scientia.ru/magicore.
Более подробно об обновлениях Magicore мы пишем в отдельном телеграм канале: @scientia_magicore

Работайте быстрее и эффективнее с Magicore!

Сайт | Телеграм

Автор: Иван Гузеев

Летний митап Scientia — наш первый опыт!

2025-09-29T11:06:02.921Z

← к сайту

11-12 августа мы собрались в Екатеринбурге и провели митап для наших сотрудников и друзей компании. Честно говоря, сами не ожидали, что получится так круто!

Наши ребята рассказали про то, чем живут — от передовых методик работы до развития IT-продуктов. Провели мастер-классы по геомеханическому ПО, применениям LLM и Matlab'у. Кто-то впервые выступал с докладом, кто-то делился опытом — атмосфера была живая и по-настоящему рабочая.

Огромное спасибо всем, кто готовил доклады, помогал с организацией и просто был активным участником. Без вас этого бы не случилось 🙏

Самое главное — поняли, что готовы организовывать такие мероприятия и с более широким кругом участников. Если есть желание поучаствовать в следующем году — пишите в телеграм канал или @ilyasov.

Сайт | Телеграм

Автор: Булат Ильясов

Magicore в реестре Российского ПО

2025-05-27T10:53:53.695Z

← к сайту

Друзья, мы рады поделиться отличной новостью - наш сервис автоматизированной документации керна официально признан Минцифры

Для вас это значит:
➕ Расходы на отечественное ПО учитываются с коэффициентом ×2, что позволяет снизить налог на прибыль.
➕ Полная уверенность в том, что ПО соответствует всем требованиям госзаказа и IT-безопасности.
➕ Приоритет в тендерах: пользователям будет проще приобрести наше ПО через службу закупки.

Для пробного использования сервиса просто пройдите по ссылке magicore.scientia.ru и зарегистрируйтесь.

⬆️ И небольшой анонс: мы активно готовим обновлённую версию с более удобным интерфейсом и интерактивной работой с результатами обработки. Следите за новостями - скоро расскажем подробнее!

Спасибо, что вы с нами - вместе делаем процесс документации керна быстрее и надёжнее.

Сайт | Телеграм

Автор: Иван Гузеев

СБ-32 "Сапфир"

2025-04-09T06:02:44.476Z

← к сайту

Всем привет! Сегодня хотим показать изнутри, как ведётся локальный прогноз опасности горных ударов. Наши друзья поделились интересной видеозаписью данного процесса.

⚙️ Принцип действия. Используемый для прогноза прибор (СБ-32 "Сапфир") оборудован сейсмоакустическим датчиком. С помощью него регистрируются импульсы акустической эмиссии (которые находятся вне диапазона слышимых частот человека) , возникающие вследствие микроразрушений в горных породах. По частоте и мощности импульсов определяется категория удароопасности участка и определяется, безопасен ли забой по ударам.

Отличия этого метода мониторинга:
🔘 возможность регистрации параметров акустической эмиссии за одно измерение;
🔘 расчет категории удароопасности в процессе проведения шахтных измерений, возможность получить результат сразу после проведения замера, по установленным зависимостям и критериям удароопасности;
🔘 компактность и мобильность инструмента, простота осуществления прогноза.

🌍 Локальный прогноз такими приборами применяется более чем на 15 рудниках РФ, Казахстана и Узбекистана.

Общая информация про методы прогноза удароопасности — в этой статье Вики Геомеханики.

Сайт | Телеграм

Автор: Булат Ильясов