СПОСОБ ХРУСТАЛЕВА Е.Н. ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО СЦЕПЛЕНИЯ И УДЕЛЬНОГО ВЕСА МАССИВА МАТЕРИАЛЬНОЙ СРЕДЫ С НАРУШЕННОЙ СТРУКТУРОЙ Российский патент 2017 года по МПК G01L7/00 

Изобретение относится к области «Физика материального контактного взаимодействия» частиц связной материальной среды с нарушенной структурой в массиве в условиях гравитационного воздействия Земли.

Известен способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды, заключающийся в том, что определяют при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угол внутреннего трения и удельное сцепление С=С_стр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора предельного состояния среды под давлением p_i, где τ_i - напряжение сдвига среды под давлением сжатия p_i, отличающийся тем, что для определения угла внутреннего трения среды с нарушенной структурой, образующейся при достижении под штампом давления, равного бытовому давлению на отметке h массива ее естественного сложения, определяют угол и по полученным значениям определяют угол внутреннего трения среды с нарушенной структурой по выражению , а удельное сцепление материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости [1].

Недостатком известного способа определения удельного сцепления среды с нарушенной структурой является его низкая точность в области материальных сред с малым углом внутреннего трения.

Известен способ определения гравитационного давления среды в массиве и ее природной плотности, заключающийся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление С_стр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления p_б., отличающийся тем, что величину гравитационного давления в массиве упруговязкопластичной грунтовой среды определяют по зависимости , а удельный вес грунтовой среды рассчитывают как [2].

Недостатком известного способа определения удельного веса структурированной материальной среды в массиве является отсутствие возможности определения удельного веса среды с нарушенной структурой.

Цель изобретения - получение определяющих аналитических зависимостей для определения удельного сцепления и удельного веса материальной среды в нарушенном состоянии.

Технический результат по способу определения удельного сцепления и удельного веса материальной среды с нарушенной структурой, заключающемуся в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла внутреннего трения и удельного сцепления С=С_стр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора предельного состояния среды под давлением p_i, где τ_i - напряжение сдвига среды под давлением сжатия p_i, расчете угла внутреннего трения среды в нарушенном состоянии как , достигается тем, что величину удельного сцепления материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости , а удельный вес материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости , где р_атм - атмосферное давление на глубине испытания среды, р_ср.атм≈1,033 (кГ/см²).

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлены графики предельного состояния материальной среды в массиве и .

На графике предельного состояния структурированной материальной среды (фиг. 1) по Ш. Кулона-Мора величина давления природной связности среды равно , а гравитационного (бытового) давления . Установлено, что атмосферное давление р_ср.атм=1,033 (кГ/см²) соответствует величине и эквивалентному сцеплению , где h - глубина исследования массива среды. При p_атм=const и h=const из соотношения получаем . При и получаем , откуда , а величина .

Пример реализации способа. Материальная среда в виде грунтового суглинка в массиве находится на глубине h=103 см. Удельное сцепление структурированного суглинка на глубине h составляет величину C_стр=0,16 (кГ/см²), угол внутреннего трения , удельный вес .

По предлагаемому способу для суглинка с нарушенной структурой угол внутреннего трения:

, величина удельного сцепления:

, а удельный вес при атмосферном давлении p_ср.атм=1,033 (кГ/см²).

По предлагаемому изобретению впервые получают достоверные значения удельного сцепления и удельного веса материальной среды в нарушенном состоянии по данным удельного сцепления и удельного веса структурированной среды.

Источники информации

1. Патент РФ №2537725 «Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды» / Хрусталев Е.Н. - БИ №1 за 10.01.2015.

2. Патент РФ №2549533 «Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности» / Хрусталев Е.Н. - БИ №12 за 27.04.2015.

Изобретение относится к области «Физика материального контактного взаимодействия» и касается способа определения по данным удельного сцепления С_стр, угла внутреннего трения и удельного веса материальной структурированной среды, и по показателю угла внутреннего трения среды в нарушенном состоянии показателя удельного сцепления и удельного веса среды в нарушенном состоянии. Технический результат – повышение точности определения удельного сцепления и удельного веса массива материальной среды с нарушенной структурой. 1 ил.

Способ определения удельного сцепления и удельного веса материальной среды с нарушенной структурой, заключающийся в определении при лабораторном сдвиге образцов среды ненарушенной структуры в условиях компрессии угла внутреннего трения и удельного сцепления С=С_стр среды ненарушенной структуры при построении графика Кулона-Мора предельного состояния среды под давлением p_i, где τ_i - напряжение сдвига среды под давлением сжатия p_i, расчете угла внутреннего трения среды в нарушенном состоянии как , отличающийся тем, что величину удельного сцепления материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости , а удельный вес материальной среды с нарушенной структурой определяют по зависимости , где p_атм - атмосферное давление на глубине испытания, .