Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения

АНИ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 11 9997 У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС(61) Дополни (22) Заявлено ное к авт, свид-ву -06.80 (21) 2938291/22-03 1)М Клз Е 21 В 1/1 явки-ение при оритет еудлрственнын комлтот СССРиковано 23.01.82. БюллетеньК 622.253, 8.8) делам нэооретеннй и открытий ования описания 28.01 а опуб 2) Авторы изобретени Кроник ." Топорков, С. А. Всесоюзный научно-исследовательскийинститут по осушению месторожденспециальным горным работам,и маркшейдерском) Заявител ОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГРУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ 54) УСТРОЙСТВО ДЛ СОСТОЯНИЯ Л 2трубой заполняют крупнозернистым материалом, например, гравием и подключена к источнику гидростатического давления 21.Недостатком этого известного устройства является то, что при моделировании напряженного состояния ледогрунтового ограждения невозможно обеспечить управление граничными условиями по нагрузке по высоте модели, в частности при моделировании процесса промерзания переслаивающихся грунтов, например песка и глины, что исключает возможность моделирования переслаиваемых грунтов, в которых формируется различное соотношение между поро. вым и эффективным давлениями.Цель изобретения - повышение точности моделирования.Указанная цель достигается тем, что устройство для моделирования ледогрунтового ограждения, включающее цилиндрический корпус, съемный стакан, нагреватель, внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление для создания радиальной нагрузки, выполненное в виде перфорированного стакана, установленного соосно корпусу внутри его, а полость между ним и перфорированным стаканом заполнеИзобретение относится к лабораторнымисследованиям, применяемым при физическом моделировании напряженно-деформированного состояния ледогрунтового ограждения горных. выработок, например подземныххранилищ, шахтных стволов. 5Известна термобарокамера для моделирования ледогрунтовых ограждений шахтных стволов, включающая корпус на поворотной оси, герметизированные крышки состаканами и теплообменник 11,Недостатком ее является то, что онаобеспечивает возможности управления граничными условиями по нагрузке.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является устройство для моделирования ледопородного ограждения, включающее цилиндрический корпус, размещенные в нем съемный стакан, нагреватель,смонтированный на внешней поверхностикорпуса внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление длясоздания радиальной нагрузки, выполненноев виде перфорированной трубы, установленной соосно корпусу внутри его, причем полость между корпусом и перфорированной проектно-конструкторскийй полезных ископаемых,удничной геологииделуФормула изобретения 43 50 53 на крупнозернистым материалом и подключена к источнику гидростатического давления, снабжено набором эластичных торовых оболочек, соединенных с источником гидро- статического давления с возможностью регулирования давления, по крайней мере, в одной оболочке, расположенных концентрич но корпусу между боковой поверхностью последнего и слоем крупнозернистого материала, а перфорированный стакан выполнен податливым.На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения состоит из цилиндрического корпуса 1, съемного стакана 2, имитирующего крепь шахтного ствола, нагревателей 3 в виде тепловых колонок, внутреннего теплообменника 4 в виде системы замораживающих колонок, приспособления 5 для создания радиальной нагрузки и эластичных торовых оболочек 6 для создания граничных условий по нагрузке. Приспособление 5 выполнено в виде перфорированного податливого (разрезного или эластичного) стакана 7 и крупнозернистого материала 8, например гравия. Стакан 7 установлен концентрично корпусу 1, в полости между ними размещены внешним образом торовые эластичные оболочки 6, а между ними и стаканом 7 - крупнозернистый материал 8.Для удобства монтажно-демонтажных операций торовые эластичные оболочки 6 могут быть отделены от крупнозернистого материала 8 эластичной сеткой 9. Торовые эластичные оболочки 6 гидравлически соединены погруппно (или автономно) с источником гидростатического давления (на чертеже на показано) через коллектор 10 и 11 соответственно. Замораживающие колонки теплообменника 4 жестко и герметично связаны с дном 12 корпуса 1, а стакан 2 соединен с возможностью разборки (например с помощью болтов) с крышкой 13 корпуса 1. Моделирование с помощью предлагаемого устройства включает два этапа - подготовительный и рабочий. Подготовительный этап состоит в следующем. При снятой крышке 13 укладывают послойно увлажненный грунт 14 внутрь стакана 7, установленного в корпусе 1, размещают датчики 15 для контроля температуры и деформации грунта и датчик полного (тотального) давления 16. Когда граница грунта 14 достигает отметки поверхности 17, моделирующей крепь ствола, устанавливают стакан 2 и заполняют увлажненным грунтом стакан 7 до верхнего края. Герметизируют корпус 1 путем закрытия его крышкой 13 и подключают нагреватель 3, теплообменник 4, коллекторы 10 и 11, а также полость корпуса 3 10 20 Ы 30 3 40 1 через патрубок 18 соответственно к системам подачи теплоносителя, хладагента и автономным источникам гидростатического давления,Рабочий этап моделирования состоит в следующем.Подают жидкость (воду) 19 и 20 необходимого давления и температуры в торовые оболочки 6 соответственно через коллекторы 10 и 11 и воду 21 в полость корпуса 1 через патрубок 18. Фиксируя полное давление датчиком 16 и гидростатическое давление воды 21, производят перераспределение давления между скелетом грунта и водой с помощью торовых оболочек 6, которые при своем расширении обеспечивают создание требуемой плотности грунта. Подачей хладоагента 22 в систему замораживающих колонок 4 создают ледогрунтовое ограждение 23, одновременно в систему тепловых колонок 3 подводят теплоноситель 24, обеспечивающий формирование внешнего контура 25 ледогрунтового ограждения 23.Предлагаемое устройство обеспечивает необходимое соотношение между поровым и эффективным давлениями разнородных напластований грунтов как В процессе их замораживания, так и оттаивания. Кроме того, устройство позволяет создавать по высоте модели, а также в плане заданные градиенты положительных и отрицательных температур. Это повышает достоверность моделирования взаимосвязанных термомеханических процессов в промерзающих и оттаивающих ледогрунтовых ограждениях. Повышение достоверности результатов исследований и расширение объема получаемой информации позволит более эффективно создавать дорогостоящие ледогрунтовые ограждения подземных сооружений. Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения, включающее цилиндрический корпус, размещенные в нем съемный стакан, нагреватель, внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление для создания радиальной нагрузки, выполненное в виде перфорированного стакана, установленного соосно корпусу внутри его, а полость между ним и перфорированным стаканом заполнена крупнозернистым материалом и подключена к источнику гидростатического давления, отличающееся тем, что, с цельюповышения точности моделирования, оно снабжено набором эластичных торовых оболочек соединенных с источником гидро- статического давления с возможностью регу. лирования давления, по крайней мере, в одной оболочке, при этом оболочки расположены концентрично корпусу между боко899975 фиг. 5вой поверхностью его и слоем крупнозернистого материала, а перфорированный стакан выполнен податливым.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе СоставительТехред А, БТираж б 23дарственногоизобретенийЖ - 35, Раунт, г. Ужго Редактор С. Патрушева Заказ 12136/51 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва филиал ППП Пат61. Авторское свидетельство СССР381771, кл. Е 21 0 1/14, 1969.2. Авторское свидетельство СССР564423, кл. Е 21 0 1/14, 1975 (прототип),Л. Черепенкинаойкас Корректор СПодписноекомитета СССРи открытийшская наб д. 4/5Род ул Проектная 4