Способ моделирования горного давления и устройство для его осуществления

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКЕСПУБЛИК 656 19) 111) 9(ОО 151)5 Е 2 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ я к горной проазработке тверть использовано ельстве при ланап ряженно-деяния моделей дземных сооруОтнОСитСточнее к рМожет бы ком строитедованииГО СОСТОрукций по об моделирооздание нагого веса с импридания ускбщений ейзмерение вания, прерузки на моитацией его орения; на- колебатель- деформаций о и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1(71) Институт проблем комплексного освоения недр АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1006568, кл, Е 01 0 23/00, 1981.Покровский Г.И., Федоров И.С. Центробежное моделирование в горном деле. - М.: Наука, 1969, с,272,(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к горной промышленности и эффективно может быть использовано в гидротехническом строительстве. Цель - повышение точности и снижение трудоемкости моделирования закономерностей распределения бокового Изобретение мышленности, а дых ископаемых. в гидротехничес бораторном иссл формированно злементов коггст жений. Известен спо дусматривающий дель от собствен увеличения путем пример, за счет с ного движения и модели.2горного давления с глубиной. Для этого размещают модель в каретке центрифуги и ими-.тируют увеличение ее"собственного веса, При этом придают модели ускорение с измерением физйческих парал 1 етров при дополнительном сдвиге модели в матрице с криволинейными боковыми стенками и верти кал ьную пригрузку соскоростью-, оп реде- ленной в зависимости от ускорения центрифугй. Форму боковых стенок определяют по формуле в зависимости отвида моделируемого закона изменения бокового давления с глубиной, Моделирование производится с помощью каретки, оборудованной демпфирующей гидроподушкой с перепускным клапаном, позволя)озим осуществить плавную посадку на модель нагрузочного устройства, которое выполнено из у двух плит и оборудовано подвесом с дополнитель 11 ым грузоМиз двух половин. Фиксированных анкерйым болтом и стягиваемых пружиной: 2 с.п, ф-лы, 2 ил 1 табл. Данный способ не допускает созданиянеравномерно изменяющейся боковой нагрузки сглубиной.Известен способ моделирования горного давления путем создания в моделинапряжений, имеющихся в натуре, чтодостигается помещением модели в каретку . специальной центрифуги, причел 1 верти- кальная составляющая поля напряжений линейно увеличивается с тлубиной, Его недостатком является существенная трудоемкость и сложность создания бокового распора, изменяющегося с глубиной по более сложным законам,Наиболее близким по технической сущности является способ моделирования, при котором модельиз оптически активного материала помещают в каретку центрифуги, создают нагрузки на модель ее собственным весом, имитируя его увеличение путем придания модели ускорения, и измеряют физические параметры модели в заданном напряженно-деформированном состоянии, причем изменение коэффициента бокового распора осуществляют приданием стенкам каретки некоторого наклона относительно направления радиуса с таким расчетом, чтобы при осадке модели при центрифугировании между породой и стенкой каретки образовалась бы небольшая щель, которая будет заполнена за счет расширения породы,Недостатком этого способа является его низкая достоверность, являющаяся следствием отсутствия количественных закономерностей или решений, позволяющих достаточно надежно воспроизвести моделируемую ситуацию. Другим недостатком данного способа является трудоемкость в построении заранее заданных зависимостей измененйя горного давления с глубиной, особенно при необходимости учета действия боковых тектонических сил,.Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости моделирования закономерностей распределения горного давления с глубиной.Поставленная цель достигается тем, что перед ускорением дополнительно сдвигают модель в каретке внутрь матрицы с криволинейными боковыми стенками, фиксируют модель в матрице, осуществляют дополнительную пригрузку модели плавной посадкой нагрузочной плиты через эластичную гидравлическую подушку с демпфером, причем скорость посадки определяют по тарировочному графику зависимости перемещения плиты отускорения центрифуги, а форму криволинейных стенок матрицы задают подбором ее элементов, предварительно определив по формуле .Зса - +р(н.г 3(е а+н-гЩ ифг - ". рг-эг(я н 1.зи(еа+ н 111-- - -5 1 Р.еч где в - угловая скорость вращения центрифуги, 5 - площадь верхней площадки поверхности модели; В, - расстояние от оси вращения до центра масс нагрузочной плиты, В - расстояние от оси вращения до начальной поверхности демпфирующейгидроподушки, Н - высота матрицы, Е -модуль 10 нга, ю- коэффициент Пуасона модели, р- плотность материала модели, гп5 масса груза, б(Е) - моделируемый закон изменения бокового давления с глубиной.Ь и - величина сдвига модели в глубь матрицы, а- коэффициент бокового распора,г - расстояние от оси вращения до началь 10 ной поверхности деформирующей гидроподушки,- максимальное расстояние отпродольной оси устройства до криволинейной боковой стенки матрицы,Такое выполнение способа центробеж 15 ного моделирования с использованием оптически-активных материалов позволяетсущественно снизить трудоемкость экспериментов, расширить область его применения и более точно воспроизводить20 закономерности формирования напряженно-деформированного состояния в условияхвлияния тектонических сил при разработ-.ке полезных ископаемых на больших глубинахх.25 Сокращение числа операций и повышение производительности труда достигаетсяиспользованием устройства для моделирования горного давления, содержащего подвеску. корпус каретки, нагрузочное30 приспособление для вертикальной пригрузки модели, модель из оптически-активногоматериала й матрицу, отличающегося тем,что оно снабжено эластичной гидравлической подушкой с демпфером в виде перепу 35 скного клапана, размещенной междунагрузочным приспособлением и моделью,при этом нагрузочное приспособление выполнено из верхней и нижней части, соединенных между собой и состоящихкаждая из40 двух подпружиненных друг относительнодруга половин.Снижение трудоемкости при изучениизакономерностей изменения напряжений сглубиной с помощью каретки предложенной45 конструкции достигается за счет облегченияпроцедуры подбора материала модели пофизическим свойствам, допуская сохранность модели при плавной, разной для различнь 1 х материалов по скорости, посадке на50 модель нагрузочной плиты.На фиг.1 изображена принципиальнаярасчетная схема Формирования заданногонапряженно-деформированного состоянияв модели предлагаемым способом; на фиг,255 - принципиальная схема каретки для моделирования горного давления.устройство (каретка) длл моделирова ния горного давления состоит из корпуса 1,на котором анкерными болтами закрепленаначальной поверхности деформирующейгидроподушки,- максимальное расстояние от продольной оси устройства до криволинейной боковой стенки матрицы. 2. Устройство для моделирования горного давления, содержащее подвеску, корпус каретки, нагрузочное приспособление для вертикальной пригрузки модели,; модель из оптически активного материала и матрицу, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено эластичной гидравлической подушкой с демпфером в виде перепускнога клапана, размещенной между нагрузочным 5 приспособлением и моделью, при этом на. грузочное приспособление выполнено изверхней и нижней частей, соединенных между собой и состоящих каждая из двух подпружиненных друготносительно друга 10 половин,1756561 Составитель С.Никитидактор .О.Стенина Техред М,Моргентал орректор Н,Гунько ГКНТ СС Заказ 3072 ВНИИ ПТираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10