Способ моделирования напряженного состояния массива горных пород

)4 Е 21 С 39/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН довательор орной исполь яженного й в проц се тверопалуб дения,Спо с кьпп ид сбоку б осущес ляется моделировании напр ассива горных пор зован остоян ряжении мобку 1 котором модели 3 У ения - снижение Цель изо емкости. На фиг. оказано ра и рабочего ещение воля; наубку модеи; на фиг опалубке модефиг. 2 - добапериферийнойнаправленное.ную область м ление в оп бласти мод оздействие се тверате ерииого или ма дели тепл на фиг. 4 ков о поля нит ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Казаков Н.Н. Взрывная отбойка руд скважинными зарядами. М.: Недра, 1975, с. 192.Кузнецов Г.Н, и др. Моделирование проявлений горного давления. Л.: Недра, 1968, с. 66-71.(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАССИВА ГОРНЫХ ПОРОД (57) Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - снижение трудоемкости. Дополнительно создают напряженное состояние при формирова.нии модели в опалубке путем последовательной заливки ее центральной части и периферийной области. На первом этапе формируют центральную част Изобретение относится к омьнпленности и может быт модели из самонапряженного в процессетвердения цементного раствора, создавая заданное напряженное состояниев модели без применения механическихустройств, деформирующих тело модели, На втором этапе формируют периферийную область модели из расширяющегося в процессе твердения цементного раствора. На последнюю воздействуют тепловым или магнитным полемв направлении от периферии к центрумодели, Благодаря этому опережающееотвердевание внешних слоев периферийной области модели приводит к возникновению во внутренних слоях периферийной области более интенсивных сжимающих напряжений, чем без этого воздействия. Данный способ позволяетмоделировать напряженное состояниев моделях горных пород, выполненныхиз цементного раствора без применения специального оборудования, предназначенного для механических испытаний пород. 4 ил. образом.Дополнительно создают наное состояние при формировадели путем помещения в опалпрофилирующего элемента 2,формируют центральную частьиз самонапряженного в працедения цементного раствора,из расширяющегося цемента фпериферийную область моделиторую подвергают воздействию теплового или магнитного поля в направлении от периферии к центру модели(направление показано стрелками 5).Опалубка закрывается крышкой 6. Про 5филирующий элемент 2 выполняют изтонкостенного материала и удаляют егоиз опалубки после размещения в последней периферийной области модели.Для нагревания периферийной областимодели могут быть использованы любыенагревательные приборы, напримерэлектронагревательные с регулируемойподачей напряжения на нагревающийэлемент, а в качестве источника магнитного поля - электрические или постоянные магниты. Эти элементы перемещаются по кольцеобразным траекториям в направлении от периферии кцентру модели.Для изготовления самонапряженного в процессе твердения цементногораствора могут быть использованынапрягающие цементы НЦ, НЦ.При моделировании можно применять какрасчетные табличные значения самонапряжения получаемого цементногокамня, так и значения, определенные согласно существующей методике.ОДля Формирования периферийной областимодели применяют глиноземистый расширяющийся цемент или расширяющийсяпортландцемент РПЦ марок 400; 500;600.Воздействие на материал моделипроизводят в условиях ограниченностисвободного расширения твердеющегоцементного теста, При этом рабочаячасть модели может находиться как вотвержденном, так и в пластичном состоянии, Крепление крышки (не показано) должно обеспечивать предотвращение ее смещения в вертикальном направлении в процессе твердения расширяющегося цемента.Отверждение рабочего поля модели, изготовленного из самонапряженного в процессе твердения цементного раствора, вызывает формирование напряженного состояния материала тела мо 50 дели. Усилить напряженное состояние рабочего поля модели призвано формирование периферийной области модели из расширяющегося цемента, Создание такой обЛасти из указанного цемента55 ,определяет подверженность .сжатию рабочего тела модели расширяющимся цементом, в результате чего сжимающие напряжения в рабочем поле моделиувеличиваются. Изменяя толщину слоя расширяющегося цемента и конфигурацию периферийной области модели в необходимом для условий моделирования диапазоне, можно изменять напряженное состояние рабочего поля модели, направленно формировать последнее, делая его, например, неоднородным,П р и м е р . Исследованиями установлено, что горизонтальные составляющие напряжений сжатия для данного рудника составляют 3,5 и 5,0 величины вертикальных напряжений сжатияот воздействия массы вышележащих пород. Для моделирования рабочего полямодели (в котором располагаютсяскважинные заряды) используется самонапряженный в процессе твердения цементный раствор из цемента НЦ - 20; 40, который смешивается с песком и водой в соотношениях 1:3:1. Полученное цементное тесто помещается в опалубку из Фанеры, в центре которой устанавливается ирофилирующий элемент из пластмассы, толщиной 2 мм. Залитое в профилирующий элемент опалубки цементное тесто застывает в течение5 сут, после чего профилирующий элемент из опалубки удаляется, Сформированный материал рабочего поля модели имеет напряжение, эквивалентное напряжению сжатия и равное 980 кг/см, что принимается в качестве базового, адекватного напряжению, возникающему под воздействием массы вышележащих пород, Далее из глиноземистого расширяющегося цемента марки 500 формируется периферийная область модели, геометрия которой выполняется таким образом, что ширина слоя расширяющегося цемента, прилегающего к модели со стороны направления в крест простирания, составляет 5 см, а ширина слоя, прилегающего к модели со стороны направления по простиранию, - 3,5 см. Размеры рабочего поля модели 100 х 100 х 50 мм, и в процессе отвердения периферийной области последняя закрывается крышкой из металла. Время изготовления модели с учетом набора необходимой прочности материала составляет 25-26 сут.Преимущество предложенного способа изготовления модели физического тела, в сравнении с базовым вариантом, описанным в прототипе, заключается в снижении трудозатрат прифизическом моделировании напряженного состояния массива горных породза счет ликвидации для этого специальных механических устройств исредств контроля напряженного состояния массива, обслуживания их в процессе работ по моделированию. Формула изобретенияСпособ моделирования напряженного состояния массива горных пород, вклю" чающий формирование модели из цементного раствора в опалубке и последующее создание в ней напряженного состояния внешним воздействием, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости, дополнительно создают напряженное состояниепри формировании модели в опалубкепутем заливки центральной ее частисамонапряженным в процессе тверденияцементным раствором, а периферийнокобласти - расширяющимся в процессетвердения цементным раствором, внешнее воздействие на периферийную область осуществляется путем тепловогоили магнитного поля в направлении от 15 периферии к центру модели.1476132 стави рректор Л. Пилипенко итки Л Редак е КНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент",город, ул. Гагарин аказ 2140/3 НИИПИ Госуд енного 13035,ль Ю. Макалийнык Тираж 450 Подписное митета по изобретениям и открытиям сква, Ж, Раушская наб., д, 4/5