Способ изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород


 


Владельцы патента RU 2629610:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области исследования механических характеристик грунтов в лабораторных условиях. Новым в способе является то, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связущим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной. Достигается возможность изготовления образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, позволяющих определить на них сопротивление срезу грунта методом одноплоскостного среза. 2 ил.

 

Изобретение относится к области технических средств и их элементов, предназначенных для определения механических характеристик грунтов в лабораторных условиях.

Известен метод одноплоскостного среза по поверхности смерзания, при котором испытание мерзлого грунта методом одноплоскостного среза проводят для определения следующих характеристик прочности: сопротивления срезу мерзлого грунта, грунтового раствора и льда по поверхности их смерзания с материалом фундамента или другим твердым материалом, сопротивления срезу мерзлого грунта по поверхности смерзания с другим грунтом или грунтовым раствором, сопротивления срезу льда по поверхности смерзания с грунтом или грунтовым раствором [1] (прототип).

Данным методом испытывают пески (кроме сыпучемерзлых) и глинистые грунты. Испытания мерзлых грунтов проводят при температурах ниже температуры начала замерзания: на 0,5°С - для незасоленных и на 1°С - для засоленных. Для испытаний используют образцы грунта или грунтового раствора ненарушенного и нарушенного сложений. Образцы должны иметь форму цилиндра диаметром не менее 70 мм и высотой от 1/2 до 1/3 диаметра. Диаметр образца материала должен быть равным диаметру образца грунта.

Образец вида «грунт - грунтовый раствор (грунт)» подготавливают в следующей последовательности:

- для грунта ненарушенного сложения вырезают из монолита грунта образец по форме рабочего кольца срезного прибора и помещают его в рабочее кольцо;

- для грунта нарушенного сложения рабочее кольцо прибора заполняют заранее подготовленным грунтом заданного состава и влажности, добиваясь требуемой плотности грунта, после чего грунт замораживают через верхний или нижний торец;

- мерзлый грунт в рабочем кольце срезного прибора устанавливают в опорное кольцо формы. На это рабочее кольцо устанавливают второе такое же рабочее кольцо и на него помещают защитное кольцо формы. Верхнее рабочее кольцо заполняют предварительно охлажденным до температуры замерзания грунтовым раствором или грунтом заданного состава и влажности и проводят смораживание образца через верхний или нижний торец.

Для среза мерзлого грунта ненарушенного сложения из монолита вырезают образец высотой, соответствующей размерам смороженных колец в специализированных формах для приготовления образцов вида «грунт (грунтовый раствор, лед) - материал или в формах для приготовления образцов вида «грунт - грунтовый раствор (лед, грунт)». Образец перемещают в рабочие кольца и устанавливают в срезной прибор. Выдерживают при температуре испытания 12 ч или 24 ч в зависимости от диаметра образца. Все операции проводят в помещении с отрицательной температурой.

Во время промораживания измеряют температуру контрольного образца грунта, в который помещают термодатчик термоизмерительного устройства. Промораживание заканчивают, когда температура контрольного образца достигнет значения температуры воздуха в помещении. После этого образец извлекают из формы, герметизируют и сохраняют до испытаний.

Рыхление мерзлого массива горных пород в условиях многолетней мерзлоты ведут буровзрывными работами. Последующая экскавация взорванных горных пород осложняется их повторным смерзанием, что затрудняет их дальнейшую разработку горными машинами. Для осуществления процесса копания необходимо создать такое усилие выемочной машины, которое должно быть больше силы сопротивления копанию. Прочность повторного смерзания взорванных пород может оказаться выше усилий, создаваемых экскаваторами или другой техникой, и в этом случае взорванный массив может представлять собою почти непреодолимое препятствие для выемочного оборудования (особенно для экскаваторов-драглайнов). Удельное сопротивление копанию, в свою очередь, зависит от физико-технических показателей породы (влажности, температуры, гранулометрии, плотности, прочностных характеристик). Достоверная оценка прочностных характеристик взорванного массива в условиях его повторного смерзания позволяет правильно выбрать выемочное оборудование и режимы его работы. В натурных условиях не предоставляется возможности получить сдвиговые характеристики смерзшихся взорванных вскрышных пород.

Недостатком известного устройства (прототипа) является то, что на образцах, изготовленных согласно ГОСТ-1248-2010, невозможно определить сдвиговые характеристики смерзшегося взорванного массива горных пород.

Технической задачей данного изобретения являлась разработка способа изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, позволяющих определить на них сопротивление срезу грунта методом одноплоскостного среза.

Предлагаемый способ изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, включающий отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов породы, отличается тем, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связующим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной.

После замораживания разъемную гильзу разбирают и подготовленный образец подвергают испытанию на специально сконструированном стенде для лабораторных исследований прочности смерзшихся вскрышных горных пород.

При условии уплотнения образец помещают в прибор, который состоит из реечного пресса и динамометра со стрелочным индикатором. Уплотнение производится с усилием, соответствующим условию в задании на проведение эксперимента.

На фиг. 1 и 2 показан вид изготовленного смерзшегося образца, структурно сопоставимого с взорванным массивом горных пород.

Преимуществом предложенного способа изготовления образцов по сравнению с прототипом является возможность на образцах структурно сопоставимых с взорванным массивом оценить его прочность в условиях повторного смерзания.

Источники информации

1. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости (прототип).

2. Руппенейт К.В., Либерман Ю.М. Введение в механику горных пород / Госгортехиздат, 1960. - 356 с.

3. Ямщиков B.C. Методы и средства исследования и контроля горных пород и процессов. М.: Недра, 1982. 296 с.

4. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С. Свойства горных пород и методы их определения / М.: Недра. 1969. 392 с.

5. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. В 2-х томах. Том I. Полевые методы / Под ред. Е.М. Сергеева. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1984. 423 с.

6. Ильницкая Е.И., Тедер Р.И., Ватолин Е.С. и др. Свойства горных пород и методы их определения / М.: Недра, 1969. - 392 с.

7. Тайбашев В.Н. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород / Магадан: ВНИИ-1, 1973. - 156 с.

Способ изготовления смерзшихся образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, включающий отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов породы, отличающийся тем, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связующим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости.

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при выполнении работ по инъекционному закреплению образцов грунта в лабораторных условиях.

Изобретение относится к области геоэкологии и может быть использовано для оценки экологической ситуации при хроническом и аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами по анализу активности фермента дегидрогеназы в почве.

Изобретение относится к области почвоведения, а именно к агрохимии, и предназначено для оценки концентрации гумуса в образцах черноземных почв петромагнитным методом.

Изобретение относится к экологии и предназначено для оценки состояния температуры параметров почвы в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах. Для этого размещают почвенные датчики температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере.

Лизиметр // 2613882
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при балансовых исследованиях на мелиорируемых землях, в частности, для определения инфильтрации поливных, талых и дождевальных вод.

Изобретение относится к области получения автоклавных стеновых материалов с композиционными защитно-декоративными покрытиями и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Изобретение относится к области получения композиционных защитно-декоративных покрытий на изделиях из бетона и может быть использовано в промышленности строительных материалов.

Изобретение относится к области изготовления бетонных изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Технический результат - повышение качества конечного продукта за счет снижения временного и постоянного напряжения в покрытии и повышения прочности сцепления покрытия с основой с одновременным снижением энергозатрат.

Изобретение относится к области получения металлизированных автоклавных стеновых материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
Изобретение относится к области производства строительных железобетонных панелей. .

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам и устройствам для получения отделки на керамических плитках. .

Изобретение относится к устройству для распределения порошков на подложке в соответствии с заданным рисунком. .

Изобретение относится к строительным материалам и может быть использовано для изготовления декоративных изделий. .

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве. В способе содержание и концентрации основных питательных элементов в почве (азота, фосфора и калия) определяют пропорционально цветовым оттенкам спектра, фиксируемым цветной видеокамерой при сгорании в пламени образцов почвы, отобранных в процессе движения трактора с устройством по полю, с последующей обработкой сигнала видеокамеры на бортовом компьютере. Устройство содержит установленные в передней части трактора подвижную и неподвижную рамы, соединенные осью. На подвижной раме жестко закреплены почворез, отражающие экраны-уплотнители, и ось, на которой крепится устройство для забора почвы с рабочим и направляющим цилиндрами. Передвижение подвижной рамы относительно неподвижной рамы осуществляется гидроцилиндром. В верхней части рабочей камеры, где расположено устройство для забора почвы, между рабочим и направляющим цилиндрами устанавливают газовую горелку, напротив которой в боковой стене барабана устройства для забора почвы расположено отверстие, защищенное жаропрочным стеклом, за которым снаружи закреплена закрытая защитным кожухом цветная видеокамера. Изобретения обеспечивают автоматизацию процесса определения содержания питательных веществ в почве. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх