Композиция для получения искусственного материала, моделирующего мерзлые грунты

 

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО МАТЕРИАЛА, МОДЕЛИРУЩЕГО ШРЗЛЫЕ ГРУНТЫ, содержащая крупнозернистый песок, молотую глину и связуницее, отличающаяся тем, что, с целью получения композиции для моделирования процессов разрушения, связанных с распространением упругих колеба1тй в мерзлых грунтах с енизотрош|ей прочностных свойств по глубине, и увеличения срока использования композиции, в качестве связующего она coдepжиt наело шнерапьное и дополнительно воду и крошку резиновой акции 0,25-0,05 мм при след ощем соотношении компонентов, нас.%: Песок крупнозернистый 22,,3 Молотая глина 56,3-64,0; Масло минеральное I,8-5,5 Вода1,6-3,0 Кровка резиновая фракция 0,25-0,05 мм 5,0-12,0 :л :л о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОаЕЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„A рi> G О! N 33/24

ГОСУДАРСТЯЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй

4 13

ОПИСАНИЕ ИЗОН ЕТЕНИЯ (21) 3513340/29-33 (22) 09.11.82 (46} 23.05.85. Бюл. 19 (72) А.В. Фролов и Ю,П. Волков (71) Балаковский филиал Саратовского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института (53) 624..131.41 (088.8) (56) !. Баловнев В.И.. и др. Разработка прочных грунтов с каменистыми включениями рабочими органами гаэодинамического действия, "Строительные и дорожные машины", 1976, Р 10, с.7-8, 2, Кравцов Э.А. Техника моделирования. эквивалентных материалов прн исследовании на моделях процессов разрушения мерзлых грунтов земперойными машинами взрывного действия. МАДИ, вын.34, 1972, с.6 1-66 (прототип).. (54) (57) КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ИСКУССТВЕННОГО ИАТЕРИАЛА, МОДЕЛИРУЮЩЕГО МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ, содержащая крупнозернистый песок, молотую глину. и связующее, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью получения композиции для моделирования процессов разрушения, связанных с распространением упругих колебаний в мерзлых грунтах с анизотропией прочностяах свойств но глубине, и увеличения срока использования композиции, в качестве связующего она содержит масло минеральное и дополнительно воду и крошку резиновой фракции 0,25-0,05 мм при следующем. соотношении компонентов, Йас, Йе

Песок крупнозернистый 22,5-.28, 3

Молотая глина 56,3-64 0

Иасло минерапьное 1 8-5,5

Вода 1,6-3,0 .

Крошка резиновая фракции 0,25-0,05 мм 5,0- l 2,0 ь i 1574, Известна композиция для получения .искусственного материала, содержащая грунт„ цемент и воду (. Ц .

Иедос"братками данной композиции . являются длительность ее приготовле сия (до суток) и одноразовость ис-с пользования, Наиболее близким техническим уе=шением к изобретению является композиция для получения искусственного материала, моделирующего мерзлые

;рунты, содержащая крупнозернистый песок, молотую глину и связующее (23.

f5 . Недостатками известной композиции является сложность технологии приготовления и ограниченный срок использования вследствие выгорания связующего - парафина при нагреN ве, что необходимо для повторного его использования. Кроме того, отсут ствие- анизотропии прочностных свойств но толщине разрушаемого слоя не позволяет использовать композицню при моделировании процесса разрушения натурных мерзлых грунтов °

Цель изобретения - получение композиции для моделирования процессов разрушения, связанных с. распространением упругих колебаний в мерзлых грунтах с анизотропией прочностных свойств по глубине, и увеличение срока использования, композиции»

Поставленная цель достигается 3% тем, что композиция для получения искусственного материала, моделирующего мерзлые грунты, содержащая крупнозернистый песок, молотую глину и связующее, в качестве связующе- 49. го содержит масло минеральное и дополнительно воду и крошку резиновой фракции 0,25-0,05 мм при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Песок крупнозернистый 22,5-28,3 4

Иолотая глина 56,3-64,0

Масло минеральное 1,8-з,5 Вода 3,6-3,0

Крошка резиновая фракции 0 ° 25-0,05 мм 5,0-12,0 Ю

Приготовление искусственного материала, моделирующего мерзлые грунты, на основе данной композиции осуществляют следующим образом.

Твердые компоненты просушивают, И глину измельчают до размера частиц

0,005-0,5 мм. Затеи компоненты нросеивают, развешивают в заданной весовой пропорции и перемешивают в следующей последовательности песок смешивают с водой, затем с минераль:ым маслом, крошкой резиновой и глиной. Перемешивание компонентов проводится до получения однородной смеси. Смесь укладывают в контейнер, разравнивают и уплотняют до заданной прочности ударной нагрузкой, после чего проводят контроль физико-механических свойств полученного материала.

Материал, полученный на основе предлагаемой композиции, дает воэможность.осуществлять моделирование процессов разрушения мерзлых грунтов, связанных с распространением волн напряжений, так как он аналогичен мерзлым грунтам по параметру

C (скорость распространения упуусссх колебаний), Это достигается эа счет того, что крошка реэиновой смеси, добавленная в смесь, выполняет роль пор, заполненных газообразной Фазой, что имеет место в натурных мерзлых грунтах, т.е. резиновые смеси обладают высокой поглощающей способностью. Поэтому, варьируя содержание резиновой крошки s необходимых пределах, получают необходимые . значения "C", соответствуюшее определенной температуре грунта.

Кроме .того ° прочностные свойства материала, полученного на основе предлагаемой композиции, изменяются в зависимости от числа уплотняющих ударов груза. При этом введение крошки поннжает жесткость минерального скелета композиции, вследствие чего в верхнем слое число ударов динамического плотномера(С„ (больme чем в последующих нижних слоях, за счет поглощающей способности композиции. Иеняя процентное содер жанне этого компонента, а также тотцину уплотияемого слоя, изменяют градиент С„„ по глубине слоя, что позволяет моделировать процесс разрушения натурных сеэонномерзлых грунтов, имеющих аниэотроаию свойств по глубине рыхления.

Срок использования предлагаемой композиции по сравнению с известной. увеличивается за счет того, что ми- неральное масло, введенное в композицию после того, как песок и реСосГрадиент С корость аспростаиения родольных упру» их колеаннй С, тав

Глина

Иасло

Крошка резиновая смеси

Вода

5,0

1700-2000 1 ° 9-2,0

1370»1690 1„7-1,9

6,5 эиновая крошка, предварительно сме- шанные с водой, будут перемешаны с глиной, обволакивает тонкой плен"кой частицы смеси более крупных размеров, чем препятствуют испаре= нию воды. При уплотнении композицин во время ее подготовки к эксперименту в результате больших напряжений, возникающих в точках контахта между собой частиц, масляная Ip пленка разрушается, тем самым не препятствуя цементации частиц песка глинои с растворенной в ней водой, Обоснование количественного содержания компонентов принято на основание экспериментальных исследований ло выбору соотношения компонен-. тов. При других значениях содержания компонентов физико-механические свойства композиции не будут соответствовать свойствам натурных мерзлых грунтов.

Предлагаемая композиция моделиру"ет средний суглинок, имеющий в талом состоянии Су„ 6 — 8 прн влажности ч 2ОХ и следующем гранулометрнческом составе:

Размер Содержание частиц,мм частиц,й:

> 0,005 18,7

0,005-0, 05 27,3

0 05-2,0 54,0

Пример. Моделируется разрушение суглинка при влажности

10-207 импульсами газа высокого давления, приложенными на глубине

hp 0I8 м. Масштаб моделирования К

8. Температура грунта на поверхности -6 С, на глубине 0,8 м -I С, о 0 аб соответственно на поверхности С,, лов

170-185 на глубине рыхления

Р /Д

60-70.

Градиент С®„ равен

Содержание компонентов, мас.Х

22 5 64 0 3 0 5 5

24 3 62,0 2„7 4,5 г " " < p r чд = f 3g /,.„„

0 1 О 4 (= уд чд п

Скорость распространения продольных упругих колебаний С, в суглинке при v 2ОХ и С -6 С сос-.тавляет 2500 и/с, Параметры композиции (эквивалентной среды) получаем, используя формулы перехода от параметров оригинала к параметрам модели.

Для определения состава «омпозиции и числа уплотняющих ударов (п„ ) .используются экспериментальные данйые, представленные в таблице и на чертеже, где дана зависи .ость С,® от п > для различных составов композиции, приведенных в таблице.

На графике проводится горизонтальная прямая, соответствующая полученному значению С„ до пересечения с кривыми указмвающими составы ком» позиции. Окончательный выбор состава производится по таблице по значениям С„, и градиента C„ . Так, для нашего примера композиции 1,2 и 3 имеют одинаковое С >, По таблице оп" ределяется номер композиции и ее состав, имеющий С, и градиент С@ в требуемых пределах. Вовращаясь к графику и опуская перпендикуляр на ось п определяем количество уплотняющнх ударов, равное 25.

Использование предлагаемой для получения эквивалентного иатериала, моделирующего мерзлые грунты, позволит исследовать процессы разрушения мерзлых грунтов, связанные с распространением упругих колебаний, а также моделировать разрушение анизотропных сред.

1157452

Продолжение таблицы

Градиент С,}

Содержание компонентов, мас.X корость аспростанения

Крошка р.е9иновая смеси

Вода

Глина родольных упруих колеаний С, 1100-1300 1,5- l 7

800-1000 1, 2- }, 5

700-750 1 1-1,2

8,0

26,0 60,0 2,3 3,7

10,0

27,1 58 0 2,.0 2,9

28,3 56 3 1,6 1,8

12,0

35

Я МуУ

Составитель Г. Мартынова

Редежтор Н, Тупица Техред С.Легеза Корректор A. Тяско .юаюаФаемеыее Юанвюрве Юе аююааеМеаюае гюлю Ю Ю ЮЮ\ ° °

Закаэ 3361/43 . Тираж 897 . Подписное

ВНИКНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4