Способ моделирования горного давления

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) !

5 0 А

3(Ю Е 21 С 3900! z 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 ) 2981444I22-03 (22) 15.09.80 (46) 28.02.84. Бюл. № 8 (72) М. Н. Белкин и В. И. Кокорев (71) Всесоюзный институт по проектированию организации энергетического строительства «Оргэнергострой» (53) 622.235 (088.8) (56) 1. Покровский Г. И., Федоров И. С.

Центробежное моделирование в горном деле. М., «Наука», 1969, с. 272.

2. Кузнецов Г. Н. и др. Моделирование проявлений горного давления. Л., «Недра», 1968, с. 230 — 236 (прототип). (54) (57) 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.

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

Известны способы моделирования горного давления, включаю1цие нагружение модели центробежной силой. При этом иоле напряжений в модели подобно полю напряжений в реальном горном массиве, т.е. вертикальная составляюшая поля линейно растет с глубиной (I).

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

Наиболее близким по технической сушности к изобретению является способ моде- . лирования горного давления, включаюший нагружение поверхности модели из эквивалентного материала, выполненной в виде призмы (2) .

Недостатком указанного способа моде- 20 лирования 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, определяюгцих напряжение на контуре, вертикальная составляющая тензора напряжений должна линейно зависеть от расстояния от данной точки до верхней границы модели. 30

Цель изобретения — повышение 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, включакнцему нагружение поверхности модели из эквивалентного материала, выполненной в виде призмы, нагружают две смежные боковые грани призмы, при этом распределяют нагрузку по плоскос- 40 ти 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, реализуюьцая предлагаемый способ.

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

Способ реализуется следуюгцим образом.

К боковым граням модели в виде треугольной призмы, опираюгцейся на одну из боковых граней, с помощью загрузочных приспособлений прилагаются давления, нарастакццие от нуля в вершине модели до максимума у его опоры по линейному закону. При этом в модели возникают напряжения, нарастающие от вершины к опоре пропорционально расстоянию от вершины модели. Подобие !ноля напряжений в модели гравитационному полю напряжений в породном массиве достигается надлежащим выбором интенсивности нагрузки и угла при вершине призмы. Во избежание искажаюгцего 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 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 надлежащего выбора размеров многоярусной пирамиды балок с шарнирными опорами.

Экономический эффект от внедрения пред лагаемого способа обусловлен. во-первых, обоснованным уменьшением коэффициентов перегрузки и условий работы при расчетах крепей подземных сооружений за счет

-использования результатов модельных иссле дований улучшенного качества, во-вторых, сокращением объема модели.

Составитель И. Наааркииа! < даьтор 11. Макаревич Техред И. Верес Кор рек г<> р (Х !>и. <а к

4 < к ив б )5/29 Тираж 554 1 1< > д и и I I c l <

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открь<тий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4