Устройство для определения усилий в элементах подземных сооружений

)5 ПИСАНИЕ РЕТ И 21) 4 22) 2 установлены фотоувыполненные в вх стержней. Выходески сопряжен сооторегистратором 9ации осуществляе верстии моделиругие элементы 5блоков фотоупругполярископаопти 11195/24-10(72) А. (53) 62 (56) Хе М.: Стр с. 214 верхскоростным фистема синхрониинхронизацию мо оупругос нт времени начал нагрузки насветового им -иствия динамическ ь, длительности а и периода фот тво СССР /00, 1969 рана горнь я взрывов Авторское св У 312941, кл. Е Юревич Г.Г. выработок от во М.: Недра, 972етель 1 С 3 др, О ейств с. 22 Пр регистрациикой нагрузк ствии динамиче с73 а,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТ РИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСИЛИЙ В ЭЛЕМЕНТАХ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ(57) Изобретение относится к подземному строительству и может быть использовано для определения усилий вэлементах подземных сооружений привоздействии динамических нагрузок.Целью изобретения является повьппениеточности измерений. Устройство содержит полярископ, между поляризатором3 и.анализатором 6 которого установлены модель 4 горного массива с отверстием и нагружающий блок 1 О. В от,801571438 А 1 фотоупругих стержнях возникают упругие волны, скорость распространения которых подбирается по зависимости1- ст иа==1 ф0, 2где 1 ,. - длина .-го фотоупругого стержня в блоке;- длительность ис следуемого процесса; и - число фото- упругих стержней в блоке; а - скорость распространения упругих про дольных волн в .-том стержне блок Упругие волны в фотоупругих стержнях создают разность хода оптических лучей, что обуславливает возникновение интерференционных полос, фиксируемых фоторегистратором 9. 2 ил.Изобретение относится к подземномустроительству и может быть использовано для определения усилий в элементах подземных сооружений при воздействии динамических нагрузок.Цель изобретения - повышение точности измерений,На Фиг. 1 приведена принципиальная схема преобразователя; на фиг.2моГ ь скального массива с отверстием, внутри которого установлены блокифотоупругих стержней; на фиг. 3форма волны напряжений, воздействующей на подземное сооружение, 15Устройство для определения усилийв элементах подземных сооруженийсостоит из источника 1 импульсногосвета, объектива 2, поляризатора 3,модели 4 горной породы, имеющий отверстие с расположенными в нем блоками 5 фотоупругих стержней, регистрирующей анализатора 6, аппаратуры 7,состоящей из объектива 8, сверхскоростного фоторегистратора 9, нагружающего блока 1 О и блока 11 синхро 45 низации.Блоки 5 фотоупругих стержней имеют торцовую часть 12, которая повторяет профиль моделируемой обделки вместе их установки.фотоупругий преобразователь работает следующим образом.Свет от импульсного света проходит в объектив 2, поляризатор 3 и попадает в отверстие модели горногомассива 4, где установлены блоки фотоупругих стержней 5, воспринимающиединамические нагрузки от нагружающего блока 10. Далее свет проходитанализатор 6, объектив 8 и попадаетво входной зрачок сверхскоростногофоторегистратора 9. Момент времени,фиксирующий начало действия динамической нагрузки, синхронизируетсяс помощью блока 11 синхронизации спередним фронтом светового импульсаисточника 1 света и начачсм длительности периода фоторегистрации.При действии динамической нагруэ 50ки на фотоупругие стержни 5 в нихвозникают упругие волны, обуславливающие явление фотоупругости, приводящеек возникновению интерференционныхполос, фиксируемых фоторегистратором 9,Материал фотоупругих стержней должен быть выбран из условия появленияв каждом стержне счетного числа полос. Для динамических процессов (динамической фотоупругости) это числодолжно быть не менее двух,Динамическая нагрузка, передаваемая на стержни будет равна напряжениям, разрушающим модель, и напряжениям, действующим на торцы фотоупругих стержней, Например, откольное разрушение, связанное с интерференциейпадающей и отраженной от контура выработки волн, происходит при напряжениях превьппающих предел прочности материала модели на растяжение К. Таккак толщина Фотоупругих стержней равна толщине модели,. то максимальноенапряжение в стержнях будет соизмеримо с К , Отсюда условие выбора фоГточувствительности материал стержнейдолжно битв следующим: динамическаянагрузка на стержень с максимальнымнапряжением Сдолжна вызывать появление двух полос, т.е.(7, . Кгде 5 - максимальное напряжение вимпульсе, распространяющемся в фотоупругом стержне,Верхний диапазон нагрузки на стержни ограничен пределом прочности материала на сжатие К , Обычно соотношение К /К для скальных пород и бетона составляет 1 О, т.е. К /К =О, Отсюда максимальное напряжение в импульсе б, =К будет вызывать появление 20 полос, которые могут быть зарегистрированы.Характеристика материала стержня,отражающая его фотоупругие свойства,является цена полосы, по напряжениям(1,О5 0 , Учитывая условие получения встержне не менее двух полос от нагрузки, по закону Брюстера получим(1,огде 5 - цена полосы материала понапряжениям;Й - толщина стержня в направлении просвечивания;а:) - порядок полосы,Для варьирования длительности регистрации процесса воздействия разрушенного массива на тюбинговую обделку можно испольэовать стержни различной длины, соединяемые затем в блоки. Длина -го стержня в этом блоке9 2будут равна 1 = , где Язаданная длина импульса напряжений;и - число стержней в блоке.511438 10 15 20 Фиг 2 Длина импульса напряжений зависит от свойств материала стержней, в частности от скорости распространения упругих продольных волн в стержнях и длительности воздействия импульса напряжений,Скорость распространения упругих волн в стержнях подбирается по эави 1симости а1( Эг 2где 1 - длина -го фотоупругогостержня в блоке;г - длительность исследуемогопроцесса;и - число Аотоупругих стержнейв блоке;а; - скорость распространенияупругих продольных волн вь-том стержне блока.Собранный блок из фотоупругих стержней помещают в отверстие модели и проводят нагружение. Получен,ная волновая картина будет состоять из и фрагментов, в данном случае иэ четырех. По первому стержню можно судить о первой четверти всего исследуемого процесса, по второму о первой и второй четверти и т,д, Таким 30 образом, по одной полученной кинограмме получают фиксацию всего процесса действия динамической нагрузки на подземное сооружение. Расщифровка кинограммы дает :воэможность определить напряжение сжатия (7, в каждом х-ом стержне. Далее производят расчет усилия в каждом д-ом стержне по формуле М; = 6, Р где Р; - площадь поперечного сечения д-ого стервня,Формула изобретенияУстройство для определения усилийв элементах подземных сооружений,содержащее расположенныепо ходу оптического луча источник импульсногосвета, объектив, поляризатор, модельгорного массива с отверстием и фотоупругим элементом и регистрирующуюаппаратуру, а также блок нагруженияи систему синхронизации, соединеннуюс блоком нагружения, источником импульсного света и регистрирующей аппаратурой, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повыщения точностиизмерений, фотоупругий элемент выполнен.в виде блоков фотоупругих стержней, изготовленных из различных фоточувствительных материалов, цена полосы по напряжениям которых равнаОгде Е - прочность материала моделина растяжение;Й - толщина стержней в направлении просвечивания,а длину -го фотоупругого стержня выбирают в соответствии с зависимостьюг"1ст Угде 9 - заданная длина импульса напряжений;и - число фотоупругих стержнейв блоки.1571438 Редактор А, Долини ктор С. Шевкун ык аж 47 исн ГКНТ ССС енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 Произ Заказ 1505йНИИПИ Госуд Составител Техред М.Д ственного комитет 113035, Москва, МасловК по изобретениям -35, Раушская н крытиям ид. 4/5