Способ определения прочности массива

СОЮЗ СОВЕТСНИЯСОЦйАЛИСТИЧЕСКИЯРЕСПУБЛИК Н 9)ЯО Н 1) Е 21 С 39(00 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН нина проекто-исследоопроект льство ССС 195. ство СССР 19816 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОШОСТИ МАССИВА, основанный на измеренинормального давления и предельногосопротивления сдвигу, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияточности, определяютапряжеое сос 6тояние перемычки, образованной междускважинами, создают нагрузку, приводящую к требуемому напряженному состоянию перемычки, а затем прикладывают сдвигающую до разрушения перемычки и по соотношениюзереых величин судят о прочности, 1090872Изобретение относится к инженерна-геалогическим изысканиям в горном деле и может быть использовано для определения несущей способности оснований сооружений и элементов систем 5 Разработки месторождений полезных ископаемых, работающих при сложном напряженном состоянии.Известен способ определения прочности грунта, включающий погружение н него зонда, измерение нормального давления грунта и сопротивления ега сдвигу па боковой поверхности при повороте зонда, выполненного в виде крыльчатки Я .15Недостаток данного способа состоит н ограниченной области применения, так как он позволяет измерять прочность только при одном виде напряжен- його .состояния и не может быть использован для определения свойств прочных грунтов и горных пород (ввиду трудности внедрения и поворота зонда в них).Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спасюб основанный на измерении нормальнага 1. анления и предельного сопротивления сдвигу 21 .Опнака известный способ применим для определения прочности только рыхлых гарных парад, Кроме ТОГО при агам способе варьируют только величину нармальнаГО давления н связи 35 с че.; с ега помощью невозможно достоверна определять прочность пород н сложном напряженном состоянии, возникаютем н окрестности таких сооружений, как фундаменты, шлюзы, платины 40 н т,д., Этим обусланлена низкая точностьЦал изобретения - повышение точности.45ИО 1 тавлееая цель Достигается тем чта согласна способу апреДеления проч ности .ассина основанному на измерении нормального давления и предельнага :ОНРОтинления сдвигу определяют напряженное состояние перемычки образованной между скважинами, создают нагрузку приводящую к требуемому нпрх:.".;ному состоянию перемычки, а55 затем прикладывают сднигающую до разрушения псремычки и па соотношению измеренных величин судят О прочности На чертеже представлена схема, поясняющая осуществление способа,На схеме обозначены скважина 1, прооуренная в исследуемом массиве 2, в которую помещен расширяемый зонд 3, состоящий из независимых компонент 4 и 5, скважина 6, изменяющая напряженно-деформированное состояние окрестности скважины 1, созданное естественными напряжениями 7, действующими н массиве 2, и перемычка 8 между скважинами 1 и 6.Способ осуществляется следующим образом.В начале бурят скважину 1, в которую помещают многокомпонентный расширяемый зонд 3, Вблизи скважины 1 бурят скважину 6 или иную полость (например, выработку), причем скважина 1 расположена на расстоянии 1,2 - 2,5 диаметра второй иэ них, которая изменяет картину напряжений н окрестности скважин 1 и 6, в частности, в перемычке 8 между ними. Поле напряжений в ней можно определить па изменению нормального давления на компонентах зонда 3. Изменяя давления н компонентах 4, создают в перемычке 8 нагрузку приводящую к требуемому напряженному состоянию, Затем, постепенно повышая нагрузку на перемычку 8 с помощью компоненты 5, добиваются ее разрушения, а чем судят по резкому изменению давления на компоненты зонда и по соотношению измеренных величин судят а прочности массива,П р и м с р, Определение несущей способности междукамернага целика. Работы проводят в междукамерном целике панели Ина глубине 90-93 м. Породы целика - песчаник серый среднеэернистый с прочностью образцов на сжатие 6,. =2 100 кг/см, на растяжение бр =-100 кг/см и модулем Юнга Е=5 7 х 10,5 кг/см . Всего проводят 36 опробований. Скважину 1 бурят диаметром 72 мм с помощью станка ГПн нее на расстоянии 1,2 м ат устья помещают двухкампанентный гидрадеформометр, создают с его помощью равномерную нагрузку на стенки скважины Р=200 кг/см . Опыты различаются величиной горного давления 7, шириной перемычки 8 между скважинами 1 и 6, диаметрам возмущающей скважины б М 72 мм и Ф 105 мм) и сдвигающей нагрузкой, В опыте У 16 скнажину б бурят диаметром 105 мм, оставив пере1090872 и па растяжению в Я разпрочность образцов. Этаснизить толщину целикав нана 1,5 м. При общей длинепанели И3,4 км зта позпо сжатию ниже, чем позволяет 20,57 или целикав в Составитель Г.Алексеева Редактор С.Саекко Техред А, Кнкемезей Корректор И,ХускаЗаказ 3033/31 Тираж 564 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 мычку 8 толщиной 30 мм над скважиной 1. При этом давление.в компонентах меняется. В компонентах, расположенных горизонтально, давление падает на 28 атм, а в вертикальной ком поненте 5 - на 46 атм, По этим данным методом конечных элементов определяют естественные напряжения 7 в междукамерном целике б =62 кг/см,=40 кг/см. Затем нагрузку горизон тальными компонентами 4 доводят да 200 кгсм (при этом горизонтальные напряжения в центре перемычки между скважинами становятся вдвое большими, ем в моделируемом междукамернам целике), а затем поднимают давление вертикальной компоненты 5 до разрушения перемычки 8, которое наступает при Рм=340 кг/см . Прочность массива на сдвиг 160 кг/см. 20Обобщение данных 36 опытов показывает,чта прочность массива в условиях междукамерного целика ниже прочности образцов по сжатию в 2,6, а по растяжению - в 7,5 раза. В то же время, при проектировании толщины целиков принято, что их прочность и валяет дополнительно извлечь 91800=92 10 м палиметаллцческай руды или при плотности песчаников =2,7 т/м . 248 тыс. т.Преимущество предлагаемого способа заключается в повышении точности получаемых данных, так как он дает возможность ва время измерений моделировать процессы, происходящие в массиве в окрестности конкретного сооружения, что позволяет вести проектирование с меньшими запасами прочности, Способ можно использовать для определения прочности не только рыхлых, на и скальных грунтов (поскольку с помощью сдвига можно разрушить породу любой прочности), а также за счет того, чта результаты можно применять не только для проектирования трубопроводов, но и для любых сооружений, создающих в массиве сложное напряженное состояние.