Способ моделирования гравитационных смещений массивов горных пород

 

I. СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СМЕЩЕНИЙ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД по авт. св. № 1086166, отличающийся тем, что, с целью iповышения достоверности моделирования. . , -ijf frff fxnVf- JXf r.rj предварительно определяют эталонное значение дальиостн выноса обломков Ь« путем испытания слоя обломков из эталонного материала , не разрушающегося в условиях динамического напряженного состояния, испытывают выбранный модельиый материал , сравнивают значения дальности выноса обломков модельного матернала 1,ц с эталонным значеннем L« и прнЬмЦ уменьшаютпрочность модельного материала до получения значення затем для данного материала определяют предельное значение удельной силы трения и уточняют геометрический масштаб моделировання. 2. Спос9б по п. 1, отличаю цийся тем, что эталонное значение дальности выноса обломков определяют путем расчета по закону Кулона.

СОО3 СООЕТСИИХ

РМЮФЛЮ

РЕСПУБЛИК

Всю Е 2! С 4!/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 ВМЗ 1йС: ° ВЮ (6l ) 1086166 (21) 34503!1/22-03 (22) 07.06.82 (46) 15.09.84. Бюл. % 34 (72) С. С. Григорян, К. А. Гулакян, А. В. Остроумов и А. В. Савинков (71} Научно-исследовательский институт механики МГУ им. М. В. Ломоносова (53) 622.35 (088.8) (56) !. Авторское свидетельство СССР

Рй 1086!66, кл. Е 21 С 4!|00, 1982 (прототип). (54) (57) I. СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ГРАВИТАЦИОННЫХ СМЕЩЕНИ и МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД по авт. св.

Я !086!66, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности моделирования,,.SU„„1113545 A предварительно определяют эталонное значение дальности выноса обломков L путем испытания слоя обломков из эталонного материала а, не ра эру ш а юшегос я в условиях динамического напряженного состояния, испытывают выбранный модельный материал, сравнивают значения дальности выноса обломков модельного материала !.„ с эталонным значением !. и при 1.„ }, уменьшают прочность модельного материала до получения значения !.„>1 а затем для данного материала определяют предельное значение удельной силы трения и уточняют гео-. метрический масштаб моделирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что эталонное значение дальности выноса обломков определяют путем расчета по закону Кулона. 9

I I l 3545

Изобретение относится к горному делу.

По основному авт. св. ¹ !086!б6 извес= тен способ моделирования гравитационных смещений массивов горных пород, основанный на создании объемной модели, воспроизводящей строение и рельеф натурного склона, из эквивалентных материалов и изготовление обрушаемой части модели в виде дислоцированного блока, сбрасывание блока на поверхность модельного склона, определение дальности выноса обломков, скорости их смешений и конечное пространственное положение смещенных масс, и определение по полученным данным соответствующих параметров моделируе мого процесса в натуре и предельного значения удельной силы трения в потоке обломков t)).

Данный способ характеризуется недо. статочной достоверностью моделирования, связанной с неточ ным выбором прочности эквивалентного материала.

Целью изобретения является повышение достоверности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу моделирования гравитационных смещений массивов горных пород предварительно определяют эталонное зна чение дальности выноса обломков l э путем испытания слоя обломков иэ эталонного материала, не разрушающегося в условиях динамического напряженного состояния, испытывают выбранный модельный материал, сравнивают значения дальности выноса обломков модельного материала

L с эталонным значением Еэ и при L@Lэ уменьшают прочность модельного материала до получения значения 1 „>1„а затем для данного материала определяют предельное значение удельной силы трения и уточняют геометрический масштаб моделирования.

Кроме того, эталонное значение дальности выноса обломков можно также определить путем расчета по закону Кулона.

Способ осуществляют следующим образом.

В изучаемом регионе избирают характерный натурный склон, на котором ранее происходили обвально-оползневые процессы. Для избранного объекта производят математический расчет исследуемого процесса в рамках следующей модели.

Сопротивление движению обвалившейся массы горных пород определяется силой трения потока обломков о подстилающее основание. При малой толщине потока Н эта сила подчиняется закону Кулона и растет с ростом Н, достигая при некотором значении И= Н„предельной величины, определяемой прочностью более слабого из пары трущихся материалов: поток 06 ломков — основание. С дальнейшим ростом мощности (толщины) потока сила трения остается на этом постоянном уровне, тогда как движущая сила, пропорциональная глубине потока, растет. Это н приводит к тому, что у крупномасштабных обвалов и оползней, характеризующихся большими толщинами потока обломков породы, сила сопротивления оказывается весьма малой в сравнение с движущей силой гравитационной природы„и поэтому такие потоки обладают большой подвиж нос тью и способностью перемещаться на значительные расстояния. В соответствие с этим выражение для удельной (на единицу площади) силы трения приобретает вид

10 о f Я НсоьФ г"

Г при l < l»

<, а

15 э — коэффициент трения Кулона;

Я вЂ” средняя плотность обвального потока; — ускорение силы тяжести; .— предельное значение удельной силы трения;

Ч - угол склона.

В результате получаем иэ (!) выражение для коэффициента трения

r c("г при о с (где

20 при L p 7 „(2)

Из (2) видно, что при толщинах потока, З0 больших некоторой критической начинает проявляться масштабный эффект, так как коэффициент трения при Н>И обратно пропорционален Н и, следовательно, уменьшается с ростом Н.

В .соответствие с этой моделью устанавливают численное значение l „ обеспечивающее согласие результатов расчета с натурными данными. По найденному .значению „.определяют иэ (3) величину Н,„.

Затем в специальной испытательной установке — наклонном лотке простой формы, создают возможность смещения слоя обломков (толщиной Но> Н„„М,) эталонного, неразрушающегося, в условиях опы45 та материала (М = -- — — - — наиболее це1

О= 1ООО лесообраэный геометрический масштаб для лотковых испытаний) . Перемещающийся по лотку материал образует скопление обломков в конце пути. Фиксируют дальность выноса („ э обломков эталонного ма50 териала. По такой же методике проводят испытания модельного материала, предназначенного для изготовления объемной модели. Сопоставляют дальность перемещения обломков модельного материала Ьм с дальностью L (последнее может быть получено также расчетом по известной методике при(=, что соответствует режиму трения по Кулону). При 1„>Ь, данный материал признают пригодным для моделиро1 I l 3545 (=Оставн гель И. Нлаяркнна

Текред И. Recvee Корректор М. )!смннк

Тираж 5(i4 11одннсное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам нэобретеннй н открытий (> 3i)35, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ролл к гор М. Ба н.тура .1акил (12(НН27 ванин. Если Ь„-, то уменьшают прочность модельного материала и повторяют испытания пока не получат L„>l, Устанав. ливают расчетом, так же как и для натурного объекта, значение .(„для эксперимента с потоком обломков модельного материала в лотке, обеспечиваюшее получение в расчетах экспериментально измеренного значения L>, и уточняют геометрический масштаб М, в котором необходимо проводить физическое моделирование с подобранным модельным материалом в соответствие с формулой

Г

М = -- — -4----г- — — —, (4)

Ьн У

Р» где Я„, у„— объемные веса материалов натуры н модели.

В этом геометрическом масштабе с использование подобранного материала эквивалента изготавливают объемную мо. дель исследуемого натурного склона и приступают к определению кинематических пространственных параметров прогнозируемого обвально-оползневого процесса по методике, описанной в прототипе (1!.

Предлагаемый способ позволяет произвести точный выбор модельного материала и соответствующего ему масштаба моделирования и тем самым повысить достоверность прогноза обвально-оползневых процессов посредством физического . моделирования.

Полученные данные найдут применение при проведении защитных мероприятиИ на обвально-оползнеопасных склонах и при создании крупных насыпных плотин взрыв ным способом.