Способ моделирования гравитационных смещений массивов горных пород

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) E 21 С 41/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н авторСНомМ свиДКТЕЛьСтвм м н )мам

"%м Е, Рнбн где 1;,, и 7„„ удельная сила трения, соответственно модели и натуры;кгс/см

2; плотность, кгс ° с /см ускорение силы тяжес2. !

ТИ, СМ/C линейный размер,,см.

Г ь

1 (21) 3366251/22-03 (22) 08. 12.81 (46) 15.04.84 Бюл, У 14 (72) С. С. Григорян, А.В.Остроумов и К.A.Ãàëàêÿí (71) Научно-исследовательский институт механики МГУ им. M.Â.Ëoìîíoñoâà (53) 622.274 (088.8) (56) 1. Именитов В.Р. и др. Моделирование обрушения и выпуска руды. М, Изд-во МГИ, 1961.

2. Гулакян К.А. Прогнозирование оползневых процессов методом моделирования. В кн.: Прогнозирование оползневых процессов. М., "Недра", 1977, с. 105-126. (54)(57) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СМЕЩЕНИЙ МАССИВОВ ГОРНЫХ

ПОРОД, включающий изготовление объем ной модели натурного склона из эквивалентных материалов, испытание ее и экстраполяцию полученных данных на натурный склон, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моде, пирования 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 . из соотношенияИзобретение относится к горному делу и инженерной геологии и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, а также при гидротехническом строительстве.

Известен способ моделирования эквивалентными 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 по местам сое. динения и раздробленный на куски твердый ма- ериал распределяется по модельному склону jl), Однако данный способ не обеспечивает воспроизведения на модели эффекта интенсивного разрушения горной породы на контактной поверх— ности, наблюдающегося в процессе движения очень больших скальных массивов и, обусловленных этим, черезвычайно высокой скорости их перемещения и большой дальности вь2нОса при искусственных обрушениях на скло нах или при возникновении мощных сейсмогенных обвально-оползненных процессов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае22ому 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 )2j .

Недостатком указанного способа является невысокая достоверность ре2 зультатов моделирования при модели— ровании крупных обвально-оползневых процессов.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов моделирования крупных обвально-оползневых процессов путем реализации в модели эффекта интенсивного разрушения горной породы на контактной поверхности, наблюдающегося при ее движении по склону.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу моделиро вания гравитационных смешений массивов горных пород, включающему изготовление объемнои модели натурного 108б1бб ъ ì ь н

"«е=

<нСн — средняя плотность массь2, Г

1-.— ускорение силы тяжести, v — линейный размер, индексы 21 и N î" íîñÿòñÿ к характеристикам натуры и модели. Согласно полученным значениям изготавливают поверхность модельного склона из малопрочного материала, например

2. де склона из эквивалентных материалов, испытание ее и экстраполяцию полученных даннь2х на натурный склон, подбирают предельное значение удельной силы трения обрушаемого массива о поверхность склока, в модели изготавливают обрушаемый массив в виде дислоцированного блока с воспроизведением трещиноватости горных пород в натуре, сбрасывают его на поверхность модельного склона и в про цессе движения обрушаемого массива регистрируют скорость его движения, вид деформаций, дальность распространения и форму стабилизировавшейся массы, при этом прочность эквивалентных материалов ь „ (кгс/см ), из которых изготавливают поверхность склона и обрушаемый массив, подбирают исходя 2;з "соотношения

4 "Ю2 ГМБХ

""-" е, p„g„ где н и ь,«, — удельная сила трения соответственно модели и натуры, кгс /см

2. ускорение силь2 тяжести, см/с"; о — плотность материала, кгс с /см";

1 — линейный размер, см.

Способ осуществляется следующим образом.

В специальной крупногабаритной

="«2å2Iäoâîé 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 р характеризующее прочность материаловэквивалентов в зоне активных деформаций модели, подбирают на основе экспериментальных данных с выполнением условия

108616б

Составитель Л.Завьялов

Редактор Г.Гербер Техред С.Легеза Корректор А.Ильин

Заказ 2209/33 тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4 смеси мелкозернистого кварцевого песка и тонкодисперсного металлического или керамического йорошка на связующей гипсовой основе ((57 по весу) с прочностью на сдвиг С„- равной 0,01-0,005 кгс/см и толщиной

3-5 см, что имитирует покровные образования пониженной прочности в натуре.. Обрушаемую часть модельного склона формируют в виде отсеченного по- 10 верхностями ослабления от основного тела модели блока дискретных фрагментов, образованных из аналогичного материала, также имеющего малую прочность, а плотность — близкую к плот- tS ности моделируемой горной породы.

Такое строение блока имитирует природную дислоцированность горного массива, а принятые физико-механические свойства подобны ооответствую— щим характеристикам горных пород в натуре. Указанные выше условия создания модели обеспечивают искомый эффект лавинного разрушения блока модели за счет динамических нагрузок, возникающих при его движении.

Нарушение устойчивости отсеченного участка модельного склона и вызванное этим обрушение блока достигается 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 месс, скорость протекания процесса и область локализации деформаций.

Предлагаемый 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 натурного обвально-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.