Эквивалентный материал для моделирования массива мерзлых горных пород

 

Использование: изучение процессов в массиве мерзлых горных пород методом-моделирования. Сущность изобретения: эквивалентный материал содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.%: кальциевая тугоплавкая смазка 0,5-10, полиизобутилен 0,1-5; диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3, песок остальное. Материал готовят следующим образом. Связующее - кальциевую тугоплавкую смазку нагревают до 70°С. Добавляют регулятор вязкости - полиизобутин. Добавляют регулятор степени кристаллизации - диалкилдитиофосфит цинка. Полученную смесь смешивают с нагретым песком. Из полученного материала изготавливают модель массива.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 С 39/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3

CO

)ЬЭ !

0с, г/(с)= т/,(э); эу,)е 1, (21) 4903354/03 (22) 18.0 1,91 (4б) 15.01.93. Бюл.N 2 (71) Ленинградский горный институт им.

Г.В.Плеханова (72) С,А.Толстунов и В.В.Жебелев (56) Лиманов Ю.А., Червиц Г,Я. и др. Исследование методом моделирования проявления горного давления на подземные гидротехнические сооружения, расположенные в вечномерзлых горных породах.—

Гидротехническое строительство, 1971, ¹ 10, с.18-22. (54) ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ

МОДЕЛИРОВАНИЯ МАССИВА МЕРЗЛЫХ

ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для изготовления моделей породного массива, находящегося в условиях отрицательных температур, из эквивалентных материалов.

Известен эквивалентный материал на основе песка и хлористого кальция.

Однако данный материал не совсем отвечает свойствам мерзлых горных пород подверженных ползучести, Модели трещиноватого скального массива выполняются из отдельных блоков, изготовленных из эквивалентного материала и уложенных на расплавленном хлористом кальции, имитирующим лед, вследствие чего получается сравнительно большая неоднородность массива, что снижает достоверность результатов, получаемых при моделировании.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов моделирования за

„„5U 1788246 А1 (57) Использование: изучение процессов в массиве мерзлых горных пород методоммоделирования. Сущность изобретения: эквивалентный материал содержит следующие компоненты при их соотношении, мас,%: кальциевая тугоплавкая смазка 0,5-10, полиизобутилен 0,1-5; диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3, песок остальное. Материал готовят следующим образом. Связующее— кальциевую тугоплавкую смазку нагревают до 70 С. Добавляют регулятор вязкости— полиизобутин, Добавляют регулятор степени кристаллизации — диалкилдитиофосфит цинка. Полученную смесь смешивают с нагретым песком. Из полученного материала изготавливают модель массива, счет учета реологических свойств массива мерзлых горных пород.

Эквивалентный материал получают следующим образом, Связующее — кальциевую тугоплавкую смазку нагревают до 70 С. После этого добавляют в связующее загуститель — полиизобутилен — который при добавлении в пределах 0,1 -5% от общего объема эквивалентного материала, регулирует вязкость кальциевой тугоплавкой смазки 10-100 с по

Стоксу. Коэффициент вязкости, характеризующий скорость пластично-вязкого течения мерзлых пород, зависит от времени действия нагрузки и температуры мерзлой породы. Зависимость коэффициента вязкости от времени t определяется зависимостью, 178824б где ц — коэффициент вязкости; „, ц,— конечный и начальный коэффициент вязкости; (— параметр определяемый выражением

10 где t — время, Подобие по времени определяется выражением (3)

15 определяем коэффициент вязкости материала модели. Варьируя загустителем, добиваемся рассчитанного выше значения.

B это время также добавляется регуля- 20 тор степени кристаллизации антиокислитель — диалкилдитиофосфит цинка 0,1-3%, который не позволяет кальциевой тугоплавкой смазке кристаллизоваться при нагревании, 25

После этого полученную смесь смешивают с разогретым песком. Далее закатывается несколько кубиков из полученного эквивалентного материала, на которых окончательно проверяется сходимость с кривой ползучести деформирования мерзлой породы, Если сходимость оказывается в допустимых пределах можно приступать к изготовлению модели, Пределы на содержание связующих веществ объясняются следующим образом, При содержании кальциевой тугоплавкой смазки более 10% смесь становится слишком пластичной и не отвечает свойствам мерзлых пород, при содержа- 40 нии кальциевой тугоплавкой смазки менее

0,5% смесь теряет стабильность, не будет происходить достаточного связывания материала, он рассыпается. При содержании полиизобутилена свыше 5% вязкость каль- 45 циевой тугоплавкой смазки регулируется неравномерно, дальнейшее увеличение нецелесообразйо, при содержании полиизобутилена менее 0,1% вязкость вещества регулироваться не будет. Максимальное содержание диалкилдитиофосфита цинка 3% определяется необходимым и достаточным условием для предотвращения кристаллизации 10% кальциевой тугоплавкой смазки, при содержании диалкилдитиофосфита цинка менее 0,1 % будет происходить кристаллизация кальциевой тугоплавкой смазки при ее нагревании.

Примеры эквивалентных материалов

Кальциевая тугоплавкая смазка 10%

Полиизобутилен 5% (1000гр) с сж=8 кг/см г (500 гр) Диал килдитиофосфита цинка 3%

Песок остальное . Кальциевая тугоплавкая смазка 5%

Пол иизобутилен 0,5% (300 гр) (820 гр) (500 гр)

Oсж=З кг/см г (50 гр) 0,1-3,0

Остальное

Диалкилдитиофосфит цинка 3% (300 гр)

Песок Остальное (9150 гр)

Кальциевая тугоплавкая смазка 0,5% (50 гр)

Полиизобутилен 5% cTq>y=0,3 кг/см (500 гр)

Диалкилдитиофосфит цинка 1% (100 гр)

Песок Остальное (9350 rp)

Таким образом, как видно из примеров, использование предлагаемого эквивалентного материала позволит моделировать массив мерзлых горных пород в достаточно широких пределах, повышает достоверность моделирования за счет учета свойств ползучести мерзлых горных пород.

Формула изобретения

Эквивалентный материал для моделирования массива мерзлых горных пород, содержащий песок а качестве инертного наполнителя и связующее, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов моделирования путем учета реологических свойств массива мерзлых пород, он дополнительно содержит регулятор вязкости связующего и регулятор степени его кристаллизации при нагревании, при этом в качестве связующего использована кальциевая тугоплавкая смазка, в качестве регулятор вязкости — полиизобутилен, а в качестве регулятора степени кристаллизации — диалкилдитиофосфит цинка при следующем соотношении компонентов мас.%:

Кальциевая тугоплавкая смазка 0,5-10,0

Полиизобутилен 0,1-5,0

Диалкилдитиофосфит цинка

Песок