Патент на изобретение №2390632
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД ВОКРУГ ВЫРАБОТАННОГО ПРОСТРАНСТВА
(57) Реферат:
Изобретение относится к горному делу, а именно к модельным исследованиям подземных сооружений, и может быть использовано при проектировании горных выработок и тоннелей. Техническим результатом является возможность более эффективно определять напряжение в элементах модели при различных геометрических параметрах, исследовать характер деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства. Способ моделирования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства включает приложение к контуру исследуемого объекта внешних сил. Причем исследуемый объект, заключенный в соответствующие границы, размещают вокруг полости, имитирующей выработанное пространство, расположенной в корпусе моделирующей установки. Пространство между стенками корпуса и исследуемым объектом засыпают металлическими шариками, сверху укладывают резиновую прокладку с металлическими брусками по торцам, к которым прикладывают соответствующее давление с помощью пресса. 2 ил.
Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для исследований характера деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства при различных исходных полях напряжений.
К недостаткам способа следует отнести то, что внешние нагрузки, с помощью которых определяется показатель упрочнения пород, действуют только в вертикальном направлении. Этот недостаток частично устранен в другом способе моделирования взаимодействия крепи и массива (А.с. СССР 1041687, МКИ Е21С 39/00, Заявл. 26.02.82, опубл. 15.09.83, Бюл. Недостатки способа следующие: нагрузки на крепь так или иначе сосредоточены в определенных точках; сложная конструкция макета; при проведении лабораторных экспериментов сложно изучить характер деформирования и разрушения массива горных пород при отработке запасов полезного ископаемого в различных горнотехнических условиях. Задачей изобретения является создание такого способа, который бы позволил эффективно определять напряжение в элементах модели при различных геометрических параметрах, а также исследовать характер деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства. Сущность изобретения состоит в том, что в способе моделирования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства, включающем приложение к контуру исследуемого объекта внешних сил, исследуемый объект, заключенный в соответствующие границы, размещают вокруг полости, имитирующей выработанное пространство, расположенной в корпусе моделирующей установки, пространство между стенками корпуса и исследуемым объектом засыпают металлическими шариками, сверху укладывают резиновую прокладку с металлическими брусками по торцам, к которым через площадку прикладывают соответствующее давление с помощью пресса. Давление, создаваемое прессом на площадку, передается на металлические бруски и резиновую прокладку, которые, взаимодействуя с металлическими шариками, создают напряжения на границах объекта исследований. На чертежах изображен вариант устройства для осуществления способа, где на фиг.1 приведена схема модели; на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1. Модель состоит из корпуса 1 площадки 2, на которой с помощью пресса создается определенное давление. Усилие от площадки передается на металлические бруски 3 и резиновую прокладку 4, которые в свою очередь взаимодействуют с металлическими шариками 5. Металлические шарики действуют на боковые и горизонтальные границы объекта исследования 6 (например, песчано-цементной смеси, располагаемой в соответствующих границах вокруг выработанного пространства 7 и имитирующей массив горных пород). Способ моделирования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства при различных исходных полях напряжений осуществляется следующим образом. Предназначенный для испытания объект исследований 6 помещают в корпус модели 1 и заполняют металлическими шариками 5. Те действуют на боковые и горизонтальные границы объекта исследования 6 (песчано-цементной смеси, имитирующей массив горных пород). Резиновая прокладка 4, обладая низким модулем упругости и большим коэффициентом Пуассона, значительно деформируясь, вызывает разгрузку верхней границы объекта исследования 6 от сжимающих усилий со стороны металлических шариков 5. В результате вертикальная нагрузка на объект исследований (песчано-цементная смесь) становится меньше, чем горизонтальная. Меняя механические свойства прокладки, можно моделировать различные исходные поля напряжений, в которых происходит образование выработки, т.е. выработанного пространства 7. Все элементы модели помещены в металлический корпус 1 и при нагружении стенки корпуса остаются неподвижными. Применение данного способа моделирования по сравнению с прототипом позволяет сравнительно просто исследовать характер деформирования и разрушения приконтурного массива при различных формах кровли выработки, различной геометрии расположения анкеров и т.п.
Формула изобретения
Способ моделирования деформирования и разрушения массива горных пород вокруг выработанного пространства, включающий приложение к контуру исследуемого объекта внешних сил, отличающийся тем, что исследуемый объект, заключенный в соответствующие границы, размещают вокруг полости, имитирующей выработанное пространство, расположенной в корпусе моделирующей установки, пространство между стенками корпуса и исследуемым объектом засыпают металлическими шариками, сверху укладывают резиновую прокладку с металлическими брусками по торцам, к которым прикладывают соответствующее давление с помощью пресса.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
23, МУП СССР, Прокопьевск. – КузНИУИ 1971. – С.101-105).
