Комбинированный способ моделирования взаимодействия крепи узла сопряжения горных выработок с массивом пород Советский патент 1986 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горной промьшшенности для экспериментального исследования в лабораторных условиях проявлений горного давления при строительстве и эксплуатации подземных сооружений. Цель изобретения - повышение точности определения напряжений и исследование напряженного состояния массива пород. На чертеже показана принципиальна схема комбинированной модели. Способ осуществляется следующим образом. Путем отливки или механическим способом изготавливают модель крепи всего сопряжения 1 и устанавливают в камере объемного нагрузочного устрой ства таким образом, чтобы вертикальная ось сопряжения совпадала с осью нагрузочного устройства. Для осуществления предложенного способа может быть применено, например, нагрузочное устройство, которое состоит из корпуса 2, крышки 3, резиновых мембраны 4 и манжеты 5, служащих для передачи осевой и боковой составляющих нагрузок на модель. Нагрузку осуществляют путем подачи сжатого азота через штуцер 6 в зазоры между манжетой-корпусом и мембраной-крышкой. Давление подают через редукторы, установленные на баллонах со сжатым азотом, являющиеся источником нагрузок. После фиксации модели крепи внутреннюю полость камеры заполняют смесью эквивалентного материала 7, укладку которого производят слоями с тщательной трамбовкой каждого слоя. В исследуемые слои ЭМ перед их трамбовкой устанавливают датчики 8 напряжений. Песчаные подушки 9 предназначены для более равномерного распре деления нагрузок на модель. Собранную модель помещают в камеру термостата и по специальному режиму разогревают до температуры замораживания, после чего на модель задают расчетные внешние нагрузки. Под нагрузкой модель плавно остужают до комнатной температуры, после этого нагрузку снимают, модель разбирают, извлекают модель крепи и датчики напряжения, которые исследуют как обычные элементы оптической объемной модели. 1 61 На основании исследований строят графики распределения напряжений в модели крепи и окружающем массиве, которые сопоставляют с приложенными внешними нагрузками и на основании этого строят безразмерные эмпиричесK ie зависимости. Пример. Была исследована пробная модель крепи крестообразного сопряжения, показанного на чертеже. Комбинированная модель собиралась в объемном нагрузочном устройстве Н 350 мм, D 400 мм. Модель крепи сопряжения была изготовлена механическим путем из ОЧМ марки ЭД-бМ, внутренний диаметр крепи J 30 мм, толщина крепи i 5 мм. В качестве ЭМ принята композиция на основе алифотического эпоксидного связующего и кварцевого песка. Связующее представляло собой сшитый продукт отвердения диэтиленгликолевой смолы марки ДЭГ-1 с полиэтиленполиамином и глицерином. ЭМ закатывали слоями по 20 мм с утрамбовкой. В процессе закатки ЭМ в нем были заложены на пяти горизонтах по три оптически чувствительных датчика на расстоянии 35 мм друг от друга дЛя определения распр.еделения напряжений в массиве вблизи крепи и на удалении от нее. Модель загружалась вертикальной нагрузкой Р 10 атм при 160 С - тем-, пературе замораживания материала модели крепи и датчиков напряжений. После остывания модели и извлечения модели крепи и датчиков напряжений были проведены исследования крепи и датчиков. Формула изобретения 1. Комбинированный способ моделирования взаимодействия крепи узла сопряжения горных выработок с массивом пород, включающий установку модели крепи из оптически чувствительного материала в модель массива пород из эквивалентного материала, нагружение модели и исследование напряжений в крепи поляризационно-оптическим методом, отличающийся тем, что, с целью повьшейия точности определения напряжений, перед нагружением модель разогревают до температуры замораживания оптически чувствительного материала, под нагрузкой остужают до комнатной тем312669864

пературы, затем снимают нагрузку ива пород, в модели массива пород усизвлекают модель крепи для исследо-танавливают оптически чувствительные

вания.датчики напряжений из материала,

2. Способ по п. 1, отличаю-температура замораживания которого

щ и и с я тем, что, с целью исследо- 5равна температуре замораживания матевания напряженного состояния масси-риала модели крепи.

Изобретение относится к методам экспериментальных исследований в лабораторных условиях проявлений горного давления и позволяет повысить точность определения напряжений (Н). Изготавливают модель (М) крепи из оптически чувствительного материала. Устанавливают эту М в камере объемного нагрузочного устройства. После фиксации М крепи внутреннюю полость камеры заполняют смесью эквивалентного материала, образуя М массива пород. В М массива пород устанавливают оптически чувствительные датчики Н. Их изготавливают из материала, температура (Т) замораживания которого равна Т замораживания материала М (Л крепи. После этого собранную М разоС гревают до Т замораживания и задают на них расчетные внешние нагрузки. Под нагрузкой М плавно остужают до комнатной Т, затем снимают нагрузку и извлекают М крепи для исследования поляризационно-оптическим методом. На основании исследования строят графики распределения Н в окружающем массиве и М крепи. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. .

/////Х///Х///} //М . ... ,Л . . ©. . . .©. .©. . /у/х х/ххХ/ XXV/XXXXXX/XXX X ©/ . ©: / ©. ©; .-.© ..©.. ///// У//Л////,