Способ физического моделирования гравитационных смещений массивов горных пород

(51 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ПКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ спосоя с истерн повыш влени ационнопутемренияопьжений за(56) Авторское свидетельство СССРУ 941579, кл. Е 21 С 41/00, 1980.Авторское свидетельство СССР1086166, кл. Е 21 С 41/00, 1981(54) СПОСОБ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВА-"НИЯ ГРАВИТАЦИОШ 1 ЫХ СМЕЩЕНИЙ МАССИВОВГОРНЫХ ПОРОД(57) Изобретение относитсябам физического моделированипользованием эквивалентныхлов (М), Цель изобретения -ние точности моделированияснижения сопротивления гравиму смещению масс горных поррегулирования величины силымодельных М о поверхность ски снижение стоимости испыта Изобретение относится к горному делу и инженерной геологии и может быть использовано при проектировании открытых разработок .месторождений полезных ископаемых, а также гидротехнических сооружений,Цель изобретения -. повышение точности моделирования явления снижения сопротивления гравитационному смещесчет многократного использования эквивалентных М. Модель склона изготовляют с рельефной поверхностью скольженияи смещаемым массивом из гранулированного термопластичного М, Перед определением предельного значения силы трения в условиях объемного напряженного состояния устанавливают дальность перемещения М в условиях плоского напряженного состояния и нагревания поверхности скольжения плоской модели. Затем в условиях объемного напряженного состояния определяют для модели диапазон предельных значений силы трения и смещения М по поверхности скольже" рния модели. Диапазон значений сил трения находят в зависимости от температуры поверхности скольжения, Диапазон масштаба моделирования оп- С ределяют для условий объемной модели, которую изготовляют в масштабе Е . указанного диапазона. После определения температуры поверхности скольжения объемной модели производят смещение модельного М при установленной ва температуре поверхности скольжения.3 ил. нию масс горных пород путем регулирования величины силы трения модельных материалов о поверхность скольжения и снижение стоимости испытаний1 за счет многократного использования эквивалентных материалов.На фиг,1 показан лоток для иссле-.дования зависимости сопротивлениятрения материала от температуры по 1481407верхности скольжения; на фиг.2 - зависимости Я .(Т) и Я(+м); нафиг.З - зависимость д (Т).Способ осуществляют следующимобразом.Из алюминиевых листов (пластин)изготавливают модель склона, воспроизводящую в выбранном геометрическоммасштабе рельеф поверхности скольжения, К тыльной стороне пластинкрепят нагревательные элементы иблок питания, которые обеспечиваютзаданный температурный режим поверхности скольжения модели,15С учетом необходимости обеспеченияизменчивости трения модельных обломочных материалов по контактной поверхности, в зависимости от величиндействующих нормальных напряженийи от масштаба моделирования подбирают и изготавливают искусственныематериалы для моделирования механических свойств обломочных скальныхпород, В качестве модельного материа ла, из которого в модели формируютобрушающий массив, выбран, например,композит, представляющий собой навеску чугунной дроби (диаметр дроби0,4- 1,0 мм) в парафиновой оболочкев виде комков (гранул) произвольнойформы с характерными размерами (1020 мм и плотностью 2,0-2,5 г/см).Такой композит обеспечивает возможность деформирования и частичногоплавления внешней парафиновой оболочки гранул при контакте с нагретойповерхностью модели при сохранениицелостности элементарной единицымодельного материала.Для выяснения диапазона значенийудельной силы трения натурных материалов,4, которые можно моделировать предлагаемым способом, налотке (Фиг,1) исследуется зависимость сопротивления трения модельного материала от температуры поверхности скольжения,С этой целью при различных температурах Т поверхности лотка осуществляют сброс массы обломков композитного материала и измеряетсяполучаемая при этом дальность распространения модельных масс Б(координата фронта отложений). Нарядус этим проводят математическое моделирование этого процесса, позволяющее выявить зависимость дальностираспространения модельных масс от величины Гм, Сопоставление расчетных и экспериментальных дальностей распространения позволяет установить соответствие между значениями д+ реализующимися в экспериментах, и температурой поверхности скольжения.Изменение фрикционных характеристик выбранного модельного материала наблюдается лишь в диапазоне температур от 40 до 85 С, при этом с ростом температуры 7 монотонно падает от значения - 2,5 х 10 3 кг/см при Т40 С, до 7 к 10-4 кг/см при Т3, 85 С (фиг.З). Соответствие между модельными и натурными значениями 8+,устанавливается формулой+н рД ф где у -0,0160 кг с/см - средняя плотность модельноч обломочной массы; р 0,0200 кг с /см - типичная2средняя плотность обломочной массы горной породы в натуре; Я =1,/1- геометрический масштаб моделирования, в связи с чем пересчет модельных значениив натурные осуществляют из выражения125 л+н="+мИспытания начинают с включенияэлектрической цепи и нагрева поверхности модели до заданного интервалатемператур (время нагрева составляет 7-10 мин), Затем подобранный эквивалентный материал загружают призафиксированной крьппке затворногоустройства в оползневую нишу модели.После этого с помощью спускового механизма открывают крьппку затворногоустройства, и освободившаяся массаобломков устремляется вниз по склону и заполняет пониженные участкирельефа модели, стабилизируясь взависимости от температуры нагреваповерхности на различном удаленииот подножия склона,По найденному значениюустанавливают с помощью графика на фиг.Зсоответствующую температуру поверхности модели и при этой температуреопределяют диапазон масштаба моделирования для условий объемной модели,которую изготавливают в масштабе указанного диапазона.81407 5 14В процессе экспериментов измеряют среднюю скорость смещения модельных обломочных масс Ч, на горизонтальном участке. Измерения выполняют посредством фиксации моментов прохождения фронтом модельного обвала выбранных точек. Формула изобретенияСпособ физического моделирования гравитационных смещений массивов горных пород, включающий изготовление модели склона с рельефной поверхностью скольжения и смещаемым масси" вом из гранулированного материала, определение предельного значения силы трения смещаемого материала по поверхности скольжения модели в условиях объемного напряженного состояния и смещения гранулированного материала по поверхности скольжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности моделирования явления снижения сопротивления гравитационному смещению масс горных пород путем регулирования величины силы трения модельных материалово поверхность скольжения и снижениястоимости испытаний эа счет многократного использования эквивалентных5материалов, смещаемый массив изготовляют иэ термопластичного . материала, перед определением предельногозначения силы трения в условияхобъемного напряженного состоянияустанавливают дальность перемещенияматериала в условиях плоского напряженного состояния и нагревания поверхности скольжения плоской модели,определяют для указанной модели диа"пазон предельных значений силы трения по ее зависимости от температуры поверхности скольжения и диапазон масштаба моделирования для условий объемной модели, которую изготавливают в масштабе указанногодиапазона, и после определения температуры поверхности скольженияобъемной модели производят смещение2 я модельного материала при: установленной температуре поверхности скольжения,. Шекм Заказ 2651/32 Тираж 450 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 гарина, 101 роизводствен еЯ Уд кЯСоставитель В.ЧеркашенинТехред Л. Олийнык ательский комбинат патент", г. Ужгород