Способ моделирования оползневых деформаций отвалов и природных склонов

Опубликовано 07,07.82. Бюллетень25Дата опубликования описания 17.07.82 ло делам лэвбретелкй и аткрмтий(72) Авторы изобретения А, М. Демин, К. А. Гулакян, В. А. Гринцов и В. Н. Евсеев Всесоюзный научно-исследовательский проектный и конструкторский институт горного дела цветной металлургии и Институт механикиМосковского государственного университета им. М. В. Ломоносова1Изобретение относится к горному делу и инженерной геологии и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве. 5Известен способ центробежного моделирования устойчивости массивов горных пород в склонах и на откосах. Модель отвала или склона создают из природных материалов, затем вращают на центрифуге, при этом1 о под действием центробежных сил происходит сдвижение или разрушение модели. Величину центробежных сил регулируютчислом оборотов двигателя центрифуги 11,Известен также способ моделирования устойчивости отвалов и природных склонов, 15 включающий изготовление модели из эквивалентных материалов, испытание модели на стенде, контролирование по приборам результатов происходящих процессов 12.Однако оба указанных способа не обеспечивают изменения прочности и деформиго руемости материалов модели во времени, Моделируется только изменение сдвигающих напряжений (масса материала, внешние нагрузки), прочностные и деформационные ха 2рактеристики эквивалентных материалов остаются постоянными. Это искажает общую картину моделирования, что приводит к значительным ошибкам А сравнению с процессами, происходящими в натуре. В природных условиях удерживающие и сдвигающие силы на отвалах и в природных склонах нестабильны и меняются в зависимости от комплекса различных факторов, в первую очередь от изменения влажности горных пород.Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний путем выявления во времени области локализации деформаций, характера деформирования и скорости протекания процесса,Поставленная цель достигается тем, что устанавливают режим изменения влажности пород в натуре, в соответствии с которым изменяют температуру модели, при этом изменение температуры модели производят до момента ее разрушения и по установленному значению. температуры судят о критической влажности пород моделируемого массива.На фиг. 1 а и б показаны графики зависимости прочности и вязкости образцов гор 941579ных пород и искусственных материалов соответственно от влажности и температуры; на фиг. 2 - положение модели после стабилизации деформаций.Способ осуществляется следуюшим образом. 5В основании отвала залегают пластичные глины мощностью 1,0 м с естественной влажностью 22/о. Породы отвала представлены слабосцементированными песками мощностью до 50 м. Для данного отвала определяют критическое значение влажности глинистых пород, вызывающее возникновение оползневых деформаций. Исследование деформаций отвала, т.е. выявление скорости развития деформаций и определение пространственного положения в процессе дефор мирования и после стабилизации деформаций, выполняют на плоской модели, построенной в масштабе 1:100 из искусственных материалов, эквивалентных породам натуры (фиг. 2). Глинистый пласт 1 имитируется смесью кварцевого песка (71 О/о) и солидола (29/о); материал эквивалентный песчаным породам 2 изготавливается из смеси кварцевого песка (93 О/о), молотой слюды (Зо/о) и технического вазелина (4 О/о). Изменение влажности, обуславливающее изме нение прочности и деформируемости пластичного слоя и развитие оползневых деформаций, достигается посредством изменения температуры модели с использованием системы нагревателей 3.30При установлении температуры в пластичном слое 27 С, что соответствует в натуре влажности породы 22%, модель отвала сохраняет устойчивость. Повышение температуры до 30 С, соответствующее повышению влажности до 25/о, вызывает проявле 35 ния характеристик оползневых деформаций модели. Дальнейшее увеличение температуры до 35 С (т.е. влажности до 29 О/о) приводит к резкому возрастанию скорости деформаций - скорость вертикального сме щения (осадки) поверхности модели в пересчете на натуру соответствует 50 см в сутки. Деформации модели происходят вдоль поверхности смещения 4. На фиг. 2 профиль отвала, достигнутый после стабилизации45 (затухания деформаций), обозначен позицией 5. Величина горизонтального смещения откоса отвала составляет в пересчете на натуру 15 м. Полученные экспериментальные данные показывают хорошую сходимость с измеренными величинами в натуре - отклонения не превышают 10/О,Предлагаемый способ позволяет посредством управляемого режима температуры материала модели, эквивалентного пластичным глинистым породам, соответствующего режиму изменения влажности пород в натуре, изменять его прочностные и деформационные (реологические) свойства во времени в ходе эксперимента.Таким образом, предлагаемый способ дает возможность одновременного контролируемого изменения удерживающих и сдвигающих сил, что позволяет соблюсти условия временного подобия и обеспечивает достоверность результатов испытаний,Формула изобретенияСпособ моделирования оползневых деформаций отвалов и природных склонов,включающий изготовление модели из эквивалентных материалов, испытание модели настенде, контролирование по приборам резуль-татов происходящих процессов, отличаюи 1 ийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем выявления во времени области локализациидеформаций, характера деформирования искорости протекания процесса, устанавливают режим изменения влажности пород внатуре, в соответствии с которым изменяюттемпературу модели, при этом изменениетемпературы модели производят до моментаее разрушения и по установленному значению температуры судят о критической влажности моделируемого массива,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Покровский Г. И:, Федоров Э. С. Центробежное моделирование при решении инженерных задач, М Недра, 1953.2, Кузнецов Г. Н., Будько М. Н., Васильев Ю. И., Шклярский М. Ф., Юревич Г. Г.Моделирование проявлений горного давления, Л., Недра, 1968 (прототип),Ф 70 Я 1/ О ВНИИПИ по дел 13035, Мос илиал ППП сСоставнтелТехред А. БТираж 623Государственногам изобретеник Ж - 35, Рнт, г. Уж ком ите и отк шская род, ул 0 Ю 04 новаКорректор ЮПоднисноеа СССРытийаб., д. 4/5Проектная, . 4