Способ моделирования гравитационных смещений массивов горных пород Советский патент 1984 года по МПК E21C41/00 

Изобретение относится к горному делу и инженерной .геологии и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных иско паемых, а также при гидротехническо строительстве. Известен способ моделирования эк вивалентными материалами процесса обрушения массива горных пород посред твом взрывов. Модель обрушаемого склона создают из подобных натуре кусков прочного материала, скрепленного слабым цементом, затем под действием взрыва часть модели полностью разрушается местам сое динения и раздробленньй на куски твердый мг гернал распределяется по модельному склону fij . Однако данный способ не обеспечива гт воспроизведения на модели эффекта интенсивного разрушения горной породы на контактной поверхности , наблюдающегося в процессе движения очень больших скальных мас сивов и, обусловленных этим, чрезвычайно высокой скорости их перемещения и большой дальности выноса при искусственных обрушениях на скл нах или при возникновении мощных сейсмогенных обвально-оползнеиных процессов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ моделирования гравитационных смещений горных пород, включающий изготовление объемной модели натурного склона из эквивалентных материалов испытание ее и экстраполяцию полученных данных на натурный склон 2 Недостатком указанного способа является невысокая достоверность ре зультатов моделирования при моделировании крупных обвально-оползневых процессов. Цель изобретения - повышение дос товерности результатов моделирования крупных обвально-оползневых процессов путем реализации в модели эффекта интенсивного разрушения гор ной породы на контактной поверхности, наблюдающегося при ее движении по склону. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу моделиро вания гравитационных смещений масс вов горных пород, включающему изго товление объемной модели натурного 662 склона из эквивалентных материалов, испытание ее и экстраполяцию полученных на натурный склон, подбирают предельное значение удельной силы трения обрушаемого массива о поверхность склона, в модели изготавливают обрушаемый массив в виде дислоцированного блока с воспроизведением трещиноватости горных пород в. натуре, сбрасывают аго на поверхность модельного склона и в процессе движения обрушаемого массива регистрируют скорость его движения, вид деформацийJ дальность распространения и форму стабилизировавшейся массы, при этом прочность эквивалентных материалов € j j Krc/cM 5 из которых изготавливают поверхность склона и обрушаемый. массив, подбирают исходя нз сортношения SH где с и bfA удельная сила трения соответственно модели и натуры, кгс/см ; - ускорение силы тяжес I S ти, см/с , р - плотность материала, кгс c /cNf ; С - линейный размер, см. Способ осуществляется следующим образом. В специальной крупногабаритной стендовой установке создают объемную модель из эквивалентных материалов, воспроизводящую в масштабе 1:1000 основные особенности геологического строения и рельеф природного склона. Предельное значение удельной силы трения смещаемой массы о подстилающее основание (-t.n , характеризующее прочность материаловэквивалентов в зоне активных деформаций модели, подбирают на основе экспериментальн к данных с вьшолнением условия ен где Р - средняя плотность массьТ. g - ускорение силы тяжести, V - линейный размерJ индексы ним относятся к характеристикам натуры и модели. Согласно полученным значениям изготавливают поверхность модельного склона из малопрочного материала, например 3 смеси мелкозернистого кварцевого песка и тонкодисперсного металличес кого или керамического порошка на связукяцей гипсовой основе ( С 5% по весу) с прочностью на сдвиг ;равной 0,01-0,005 кгс/см и толщин 3-5 см, что имитирует покровные образования пониженной прочности в на ре. Обрушаемую часть модельного скл на формируют в виде отсеченного поверхностями ослабления от основного тела модели блока дискретных фрагментов, образованных из аналогичног материала, также имеющего малую про ность, а плотность - близкую к плот ности моделируемой горной породы. Такое строение блока имитирует природную дислоцированность горного ма сива, а принятые физико-механические свойства подобны соответствующим характеристикам горных пород в натуре. Указанные вьше условия создания модели обеспечивают искомый эффект лавинного разрушения блока модели за счет динамических нагрузок, возникающих при его движении . Нарушение устойчивости отсеченно участка модельного склона и вызванное этим обрушение блока дости64гается посредством местной вибрации модели вблизи поверхностей ослабления, вызываемой системой микровибраторов. Обрушенная таким образом масса, дробясь под собственным весом, перемещается по пониженным участкам рельефа модели и стабилизируется в ее основании. Процесс деформирования модели контролируется приборами и фото-киносъемкой, при этом фиксирует ся характер смещения модельных масс, скорость протекания процесса и область локализации деформаций. Предлагаемьй способ позволяет посредством точного выбора параметров прочности материалов-эквивалентов обеспечить подобие исследуемых явлений на модели и в натуре и тем самым дать прогноз кинематических характеристик и формы развития натурногообвально-оползневого процесса, а также области (дальности) распространения обрушенных масс. Полученные сведения являются основой для принятия решений и осуществления мероприятий по обеспечению безопасности людей в районе развития обвально-оползневых процессов, сохранности сооружений и хозяйственных объектов.

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СМЕЩЕНИЙ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД, включаюпщй изготовление объем ной модели натурного склона из зквивалентных материалов, испытание ее и экстраполяцию полученных данных на натурный склон, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моде, лирования крупных обвально-оползневых процессов путем реализации в модели эффекта интенсивного разрушения горной породы на контактной поверхности при ее-движении по склону, подбирают предельное значение удельной силы трения обрушаемого массива о поверхность склона в модели, изготавливают обрушаемый массив в виде дислоцированного блока с воспроизведением трещиноватости горных пород в натуре, сбрасывают его на поверхность модельного склона и в процессе движения обрушаемого массива регистрируют скорость, вид деформаций, даль ность распространения и форму стабилизировавшейся массы, при этом прочность эквивалентных материалов, из которых изготавливают поверхность склона и обрушаемый массив, подбирают (Л из соотношения/с где