Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения

Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АНИ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >89997

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.06.80 (21) 2938291/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 D l/14

Государственный комлтот

СССР

Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.82 (53) УДК 622.253..3 (088.8) пю делам нэобретеннй и открытий (; . Ъ (1

А. В. Топорков, С. А. Съедин и Я. А. Кроник 1. (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (71 ) 3 а явител ь (54) УСТРОЛСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО

СОСТОЯНИЯ ЛЕДОГРУНТОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ

Изобретение относится к лабораторным исследованиям, применяемым при физическом моделировании напряженно-деформированного состояния ледогрунтового ограждения горных. выработок, например подземных хранилищ, шахтных стволов. 5

Известна термобарокамера для моделирования ледогрунтовых ограждений шахтных стволов, включающая корпус на поворотной оси, герметизированные крышки со стаканами и теплообменник (lj.

Недостатком ее является то, что она обеспечивает возможности управления граничными условиями по нагрузке.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для моделирования ледопородного ограждения, включающее цилиндрический корпус, размещенные в нем съемный стакан, нагреватель, смонтированный на внешней поверхности корпуса внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление для создания радиальной нагрузки, выполненное в виде перфорированной трубы, установленной соосно корпусу внутри его, причем полость между корпусом и перфорированной

2 трубой заполняют крупнозернистым материалом, например, гравием и подключена к источнику гидростатического давления (21.

Недостатком этого известного устройства является то, что при моделировании напряженного состояния ледогрунтового ограждения невозможно обеспечить управление граничными условиями по нагрузке по высоте модели, в частности при моделировании процесса промерзания переслаивающихся грунтов, например песка и глины, что исключает возможность моделирования переслаиваемых грунтов, в которых формируется различное соотношение между поровым и эффективным давлениями.

Цель изобретения — повышение точности моделирования.

Указанная цель достигается тем, что устройство для моделирования ледогрунтового ограждения, включающее цилиндрический корпус, съемный стакан, нагреватель, внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление для создания радиальной нагрузки, выполненное в виде перфорированного стакана, установленного соосно корпусу внутри его, а полость между ним и перфорированным стаканом заполне899975

Формула изобретения

4$

$0

$$ на крупнозернистым материалом и подключена к источнику гидростатического давления, снабжено набором эластичных торовых оболочек, соединенных с источником гидростатического давления с возможностью регулирования давления, по крайней мере, в одной оболочке, расположенных концентрич но корпусу между боковой поверхностью последнего и слоем крупнозернистого материала, а перфорированный стакан выполнен податливым.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1.

Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения состоит из цилиндрического корпуса

1, съемного стакана 2, имитирующего крепь шахтного ствола, нагревателей 3 в виде тепловых колонок, внутреннего теплообменника 4 в виде системы замораживающих колонок, приспособления 5 для создания радиальной нагрузки и эластичных торо вых оболочек 6 для создания граничных условий по нагрузке. Приспособление 5 выполнено в виде перфорированного податливого (разрезного или эластичного) стакана 7 и крупнозернистого материала 8, например гравия. Стакан 7 установлен концентрично корпусу 1, в полости между ними размещены внешним образом торовые эластичные оболочки 6, а между ними и стаканом 7— крупнозернистый материал 8.

Для удобства монтажно-демонтажных операций торовые эластичные оболочки 6 могут быть отделены от крупнозернистого материала 8 эластичной сеткой 9. Торовые эластичные оболочки 6 гидравлически соединены погруппно (или автономно) с источником гидростатического давления (на чертеже на показано) через коллектор 10 и

11 соответственно. Замораживающие колонки теплообменника 4 жестко и герметично связаны с дном 12 корпуса 1, а стакан 2 соединен с возможностью разборки (например с помощью болтов) с крышкой 13 корпуса 1.

Моделирование с помощью предлагаемого устройства включает два этапа — подготовительный -и рабочий. Подготовительный этап состоит в следующем. При снятой крышке 13 укладывают послойно увлажненный грунт 14 внутрь стакана 7, установленного в корпусе 1, размещают датчики 15 для контроля температуры и деформации грунта и датчик полного (тотального) давления 16. Когда граница грунта 14 достигает отметки поверхности 17, моделирующей крепь ствола, устанавливают стакан 2 и заполняют увлажненным грунтом стакан 7 до верхнего края. Герметизируют корпус 1 путем закрытия его крышкой 13 и подключают нагреватель 3, теплообменник 4, коллекторы 10 и 11, а также полость корпуса

1О

1$ зю

2$ зо з$ ао

1 через патрубок 18 соответственно к системам подачи теплоносителя, хладагента и автономным источникам гидростатического давления.

Рабочий этап моделирования состоит в следующем.

Подают жидкость (воду) 19 и 20 необходимого давления и температуры в торовые оболочки 6 соответственно через коллекторы 10 и 11 и воду 21 в полость корпуса 1 через патрубок 18. Фиксируя полное давление датчиком 16 и гидростатическое давление воды 21, производят перераспределение давления между скелетом грунта и водой с помощью торовых оболочек 6, которые при своем расширении обеспечивают создание требуемой плотности грунта.

Подачей хладоагента 22 в систему замораживающих колонок 4 создают ледогрунтовое ограждение 23, одновременно в систему тепловых колонок 3 подводят теплоноситель

24, обеспечивающий формирование внешнего контура 25 ледогрунтового ограждения

23.

Предлагаемое устройство обеспечивает необходимое соотношение между поровым и эффективным давлениями разнородных напластований грунтов как в процессе их замораживания, так и оттаивания. Кроме того, устройство позволяет создавать по высоте модели, а также в плане заданные градиенты положительных и отрицательных температур. Это повышает достоверность моделирования взаимосвязанных термомеханических процессов в промерзающих и оттаивающих ледогрунтовых ограждениях. Повышение достоверности результатов исследований и расширение объема получаемой информации позволит более эффективно создавать дорогостоящие ледогрунтовые ограждения подземных сооружений.

Устройство для моделирования напряженного состояния ледогрунтового ограждения, включающее цилиндрический корпус, размещенные в нем съемный стакан, нагреватель, внутренний теплообменник для замораживания грунта, приспособление для создания радиальной нагрузки, выполненное в виде перфорированного стакана, установленного соосно корпусу внутри его, а полость между ним и перфорированным стаканом заполнена крупнозернистым материалом и подключена к источнику гидростатического давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, оно снабжено набором эластичных торовых оболочек соединенных с источником гидростатического давления с возможностью регулирования давления, по крайней мере, в одной оболочке, при этом оболочки расположены концентрично корпусу между боко899975

А-А

Составитель Л. Черепенкина

Редактор С. Патрушева Техред А. Бойкас КоРРектоР С. Шомак

Заказ 12135/51 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 вой поверхностью его и слоем крупнозернистого материала, а перфорированный стакан выполнен податливым.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 381771, кл. Е 21 D 1/14, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 564423, кл. Е 21 D 1/14, 1975 (прототип).