Способ моделирования оползневых деформаций отвалов и природных склонов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„,Я41579

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.07.80 (21) 2927681/22-03 (51) М. К..

Е 21 С 41/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гееударствеккмй кемнтет

СССР (53) УДК 622.271 (088.8) Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 17.07.82 ло делам лэабретелкй и аткрмтий (72) Авторы изобретения

А. М. Демин, К. А. Гулакян, В. А. Гринцов и В. Н. Евсеев

Всесоюзный научно-исследовательский проектный и конструкторский институт горного дела цветной металлургии и Институт механики

Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова (71) Заявители (54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОПО,ЛЗНЕВЫХ ДЕФОРМАЦИЯ

ОТВА,ЛОВ И ПРИРОДНЪ|Х СК,ЛОНОВ

Изобретение относится к горному делу и инженерной геологии и может быть использовано при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, в промышленном, гражданском и гидротехническом строительстве. 5

Известен способ центробежного моделирования устойчивости массивов горных пород в склонах и на откосах. Модель отвала или склона создают из природных материалов, затем вращают на центрифуге, при этом

1о под действием центробежных сил происходит сдвижение или разрушение модели. Величину центробежных сил регулируют числом оборотов двигателя центрифуги (1).

Известен также способ моделирования устойчивости отвалов и природных склонов, включающий изготовление модели из эквивалентных материалов, испытание модели на стенде, контролирование по приборам результатов происходящих процессов (2).

Однако оба указанных способа не обеспечивают изменения прочности и деформиго руемости материалов модели во времени. Моделируется только изменение сдвигающих напряжений (масса материала, внешние нагрузки), прочностные и деформационные ха2 рактеристики эквивалентных материалов остаются постоянными. Это искажает общую картину моделирования, что приводит к значительным ошибкам A сравнению с процессами, происходящими в натуре. В природных условиях удерживающие и сдвигающие силы на отвалах и в природных склонах нестабильны и меняются в зависимости от комплекса различных факторов, в первую очередь от изменения влажности горных пород.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытаний путем выявления во времени области локализации деформаций, характера деформирования и скорости протекания процесса.

Поставленная цель достигается тем, что устанавливают режим изменения влажности пород в натуре, в соответствии с которым изменяют температуру модели, при этом изменение температуры модели производят до момента ее разрушения и по установленному значению. температуры судят о критической влажности пород моделируемого массива.

На фиг. 1а и б показаны графики зависимости прочности и вязкости образцов гор941579 ных пород и искусственных материалов соответственно от влажности и температуры; на фиг. 2 — положение модели после стабилизации деформаций.

Способ осуществляется следуюшим образом. 5

В основании отвала залегают пластичные глины мощностью 1,0 м с естественной влажностью 22О/р. Породы отвала представлены слабосцементированными песками мощностью до 50 м. Для данного отвала определяют критическое значение влажности глинистых пород, вызывающее возникновение оползневых деформаций. Исследование деформаций отвала, т.е. выявление скорости развития деформаций и определение пространственного положения в процессе дефор- 15 мирования и после стабилизации деформаций, выполняют на плоской модели, построенной в масштабе 1:100 из искусственных материалов, эквивалентных породам натуры (фиг. 2) . Глинистый пласт 1 имитируется смесью кварцевого песка (71О/p) и солидола (29 /О); материал эквивалентный песчаным породам 2 изготавливается из смеси кварцевого песка (93О/p), молотой слюды (3 /p) и технического вазелина (4 /p) . Изменение влажности, обуславливающее изме- 25 нение прочности и деформируемости пластичного слоя и развитие оползневых деформаций, достигается посредством изменения температуры модели с использованием системы нагревателей 3.

При установлении температуры в пластичном слое 27 С, что соответствует в натуре влажности породы 22 /О, модель отвала сохраняет устойчивость. Повышение температуры до 30 С, соответствующее повышению влажности до 25 /р, вызывает проявле35 ния характеристик «оползневых» деформаций модели. Дальнейшее увеличение температуры до 35 C (т.е. влажности до 29О/p) приводит к резкому возрастанию скорости деформаций — скорость вертикального сме- 40 щения (осадки) поверхности модели в пересчете на натуру соответствует 50 см в сутки. Деформации модели происходят вдоль поверхности смещения 4. На фиг. 2 профиль отвала, достигнутый после стабилизации

45 (затухания деформаций), обозначен позицией 5. Величина горизонтального смещения откоса отвала составляет в пересчете на натуру 15 м. Полученные экспериментальные данные показывают хорошую сходимость с измеренными величинами в натуре — отклонения не превышают 10 /p.

Предлагаемый способ позволяет посредством управляемого режима температуры материала модели, эквивалентного пластичным глинистым породам, соответствующего режиму изменения влажности пород в натуре, изменять его прочностные и деформационные (реологические) свойства во времени в ходе эксперимента.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность одновременного контролируемого изменения удерживающих и сдвигающих сил, что позволяет соблюсти условия временного подобия и обеспечивает достоверность результатов испытаний.

Формула изобретения

Способ моделирования оползневых деформаций отвалов и природных склонов, включающий изготовление модели из эквивалентных материалов, испытание модели на стенде, контролирование по приборам результатов происходящих процессов, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем выявления во времени области локализации деформаций, характера деформирования и скорости протекания процесса, устанавливают режим изменения влажности пород в натуре, в соответствии с которым изменяют температуру модели, при этом изменение температуры модели производят до момента ее разрушения и по установленному значению температуры судят о критической влажности моделируемого массива.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Покровский Г. И:, Федоров Э. С. Центробежное моделирование при решении инженерных задач. М., «Недра», 1953.

2, Кузнецов Г. Н., Будько М. Н., Васильев Ю. И., Шклярский М. Ф., Юревич Г. Г.

Моделирование проявлений горного давления. Л., «Недра», 1968 (прототип).

941579 ау/ 73 0 0" ан) ПЗ

0М ф, лз/о

4ä

0 ф 10

001

Составитель С. Строганова

Редактор М. Петрова Техред А. Бойкас Корректор Ю.Макаренко

Заказ 47М) l7 Тираж 623 Подиисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

Щ

4 У0 501/ rd УО,У Г 6 Z0 50КЬ Ю д Ю 3