Способ моделирования горного давления Советский патент 1984 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к модельным исследованиям подземных сооружений и может быть использовано при проектировании тоннелей и горных выработок.

Известны способы моделирования горного давления, включающие нагружение модели цент1)обежной силой. При этом поле напряжений в модели подобно полю напряжений в реальном горном массиве, т.е. вертикальная составляющая поля линейно растет с глубиной (I.

Такой способ моделирования требует применения мон1ных и громоздких центрифуг и неудобен для наблюдения процессов, происходящих в модели.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ моделирования горного давления, включающий нагружение поверхности модели из эквивалентного материала, выполненной в виде призмы 2.

Недостатком указанного способа моделирования является искажение поля напряжений, имитирующего гравитационное поле, так как вертикальная компонента тензора напряжений в модели постоянна, в то время как при моделировании горных выработок, высота которых соизмерима с высотой слоя пород, определяющих напряжение на контуре, вертикальная составляющая тензора напряжений должна линейно зависеть от расстояния от данной точки до верхней границы модели.

Цель изобретения - повыщение достоверности моделирования состояния пород вокруг выработок, высота которых соизмерима с высотой слоя пород, определяющих напряжение на ее контуре.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу моделирования горного давления, включающему нагружение поверхности модели из эквивалентного материала, выполненной в виде призмы, нагружают две смежные боковые грани призмы, при этом распределяют нагрузку по плоскости грани с возрастанием по линейному закону от нуля на ребре, общем для обеих граней, до максимума у противоположных ребер тех же граней.

На чертеже представлена модель, реализующая предлагаемый способ.

На чертеже обозначено: 1 - модель, имитирующая пopoдtlый массив, 2 - загрузочное приспособление, 3 -- контур исследуемой выработки, 4 -- опорная поверхность, 5 -- эпюра давления.

Способ реализуется следующим образом.

К боковым граням модели в виде треугольной призмы, опирающейся на одну из боковых граней, с помоп1ью загрузочных прис юсоблений прилагаются давления, нарастающие от нуля в вершине модели до максимума у его опоры по линейному закону. При этом в модели возникают напряжения, нарастающие от вергпины к опоре пропорционально расстоянию от верщины модели. Подобие поля напряжений в модели гравитационному полю напряжений в породном массиве достигается надлежащим выбором интенсивности нагрузки и угла при вершине призмы. Во избежание искажающего влияния опоры на результат эксперимента исследуемая выработка должна быть удалена от опоры на расстояние, не меньшее одной трети высоты призмы.

Конструкция загрузочного приспособления, обеспечивающего приложение заданной эпюры давлений к наклонным граням призмы, может быть различной. .Одним из

Q целесообразных вариантов конструкции загрузочного приспособления является известный рычажно-балочный .механизм, в котором равнодействующая нагрузки разлагается на систему параллельных сил, пропорционально нарастающих по длине конструкции путем

5 надлежащего выбора размеров многоярусной пирамиды балок с шарнирными опорами.

Экономический эффект от внедрения пред лагаемого способа обусловлен, во-первых, обоснованным уменьшением коэффициен тов перегрузки и условий работы при расчетах крепей подземных сооружений за счет -использования результатов модельных иссле дований улучшенного качества, во-вторых, сокращением объема модели.

СПОСОБ / МОДЕЛИРОВАНИЯ ГОРНОГО ДАВЛЕНИЯ, включающий нагружение поверхности .модели из эквивалентного материала, выполненной в виде призмы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования состояния пород вокруг выработок,высота которых соизмерима с высотой слоя пород, определяющих напряжение на ее контуре, нагружают две смежные боковые грани призмы, при этом распределяют нагрузку по плоскости грани с возрастанием по линейному закону от нуля на ребре, общем для обеих граней, до максимума у противоположных ребер тех же граней. (Л