RU2597660C2 - Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии - Google Patents
Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2597660C2 RU2597660C2 RU2014129352/28A RU2014129352A RU2597660C2 RU 2597660 C2 RU2597660 C2 RU 2597660C2 RU 2014129352/28 A RU2014129352/28 A RU 2014129352/28A RU 2014129352 A RU2014129352 A RU 2014129352A RU 2597660 C2 RU2597660 C2 RU 2597660C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformations
- unloading
- core
- objects
- stress
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к подземной, открытой и строительной геотехнологиям и может быть использовано как деформационный способ комплексного определения параметров напряженного состояния и упругих характеристик массива пород, крепи горных выработок, метрополитенов и тоннелей, а также конструкций мостов и гидротехнических сооружений. Заявленный комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии заключается в измерении деформаций между стенками разгрузочной щели, отличающийся тем, что с целью исследования напряженно-деформированного состояния объектов разработан комплексный способ определения его параметров, основанный на применении кольцевой разгрузочной щели для измерения деформаций частичной разгрузки со стороны массива и деформаций полной разгрузки в обуренном керне, в центральном шпуре которого затем устанавливают прессиометр, задают пошаговую нагрузку в керне и измеряют наведенные деформации; при этом деформации трех видов: частичной разгрузки массива, полной разгрузки и наведенные в керне измеряют по схеме установки реперных линий, составляющих тензор плоских деформаций. Технический результат заключается в повышении эффективности исследований, в повышении информативности способа разгрузки за счет единовременной ее фиксации в конкретной плоскости по определенным линиям, которые представляют компоненты тензора плоской деформаций, а также в снижении трудоемкости эксперимента за счет применения современного автономного бурового оборудования, а также измерительных средств и аппаратуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к подземной, открытой и строительной геотехнологиям и может быть использовано как деформационный способ комплексного определения параметров напряженно-деформированного состояния (НДС) и упругих характеристик участков массива горных пород, в бетонной крепи горных выработок, метрополитенов или дорожных тоннелей, а также в несущих конструкциях мостов, виадуков, высотных, гидротехнических и других ответственных сооружений с актуальной задачей расчета устойчивых параметров исследуемых объектов.
Деформационные способы определения НДС основаны на измерении деформаций разгрузки в массиве пород и других объектах от действующих в них нагрузок. Эффект разгрузки вызывают образованием полостей: горных выработок, шпуров, скважин и т.д. Расчет величин напряжений выполняют по известным зависимостям с применением упругих характеристик объекта: модуля упругости и коэффициента Пуассона, которые получают в основном при лабораторных испытаниях образцов породы или материала объекта.
Известен «Метод частичной разгрузки с наклейкой тензодатчиков», в котором деформации измеряют электротензодатчиками, наклеенными вокруг будущего шпура (аналог) [1]. Недостатками метода являются: малая база измерения - длина датчика 20-30 мм; сложность наклейки и гидроизоляции датчиков во влажной среде; трудности коммутации датчиков с контрольными приборами; неудобства бурения разгрузочного шпура при наличии проводов.
Известен «Метод щелевой разгрузки», сущность которого состоит в измерении деформаций между стенками плоской разгрузочной щели в виде полудиска (прототип) [2]. Деформации разгрузки измеряют датчиком часового типа (точность 0,002 мм) как разницу расстояний между реперами до и после выбуривания щели параллельными шпурами. Метод исключает наклейку датчиков, при этом информацию о напряжениях получают с участка массива порядка 1 м, что уменьшает влияние: разномодульности пород, взаимодействие структурных блоков и остаточных напряжений в них.
Недостатками метода являются: значительная трудоемкость образования сплошной щели для измерения деформаций только в одном направлении: горизонтальном или вертикальном. Для получения базы достоверных и надежных результатов требуется значительное количество разгрузок, т.е. большой объем бурения шпуров. Упругие характеристики пород, требуемые для расчета напряжений на конкретном участке массива, получают чаще всего в ходе отдельного эксперимента в лабораторных условиях.
Целью настоящего изобретения является повышение эффективности натурных исследований напряженно-деформированного состояния объектов путем разработки комплексного способа определения его параметров, основанного на применении кольцевой разгрузочной щели.
Задачей изобретения является разработка и обеспечение комплекса натурных измерений трех видов деформаций на кольцевую щель: частичной разгрузки массива, полной разгрузки керна и наведенных деформаций в нем от фиксируемой нагрузки для расчета упругих характеристик пород и, в итоге, определения параметров напряженного состояния объекта.
Технический результат изобретения заключается в том, что величины и направления действия главных напряжений в объектах устанавливают поэтапно: 1. Измеряют деформации частичной разгрузки на обуренную кольцевую щель со стороны массива и полной разгрузки в образованном керне. 2. Измеряют наведенные деформации и значения нагрузок, заданных пошагово установленным в центральном шпуре керна прессиометром, по которым рассчитывают упругие характеристики породы в керне. 3. Определяют по известным зависимостям параметры напряженного состояния объекта, используя измеренные деформации разгрузки на этапе 1 и рассчитанные упругие характеристики породы на этапе 2.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На рис. 1а представлены варианты размещения кольцевой разгрузки: в стенках, кровле и забое горной выработки, а также оси координат. На рис. 1б показаны детали выполнения разгрузки: реперы/марки А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, установленные в плоскости массива - М и реперы/марки а-а, 6-б, в-в, г-г, установленные в плоскости керна - К, обуренного кольцевой щелью - КЩ; Ш - шпур в центре керна; D - диаметр керна, h - глубина обуривания керна.
Осуществление изобретения достигают следующим образом. На подготовленном участке выработки, допустим в плоскости Z-Y, аккумуляторной дрелью-перфоратором типа DeWALT сверлят центральный шпур и устанавливают шаблон, по которому по внешней и внутренней окружностям сверлят отверстия диаметром 6-8 мм и запрессовывают в них реперы: трубчатые или прутки с кольцевой канавкой под шарик. Затем электронным индикатором типа MarCator 1088 с точностью 0,001 мм измеряют расстояния между реперами по линиям: А-А, Б-Б и т.д., а также по линиям: а-а, б-б и т.д. Далее по шаблону алмазной коронкой диаметром 162 мм или 202 мм и более с помощью бензоагрегата типа STIHL обуривают керн на глубину 1,5-2 его диаметра. На обуренную кольцевую щель происходят деформации: частичной разгрузки со стороны массива, которые фиксируют повторными измерениями по линиям: А-А, Б-Б и т.д., а также полной разгрузки в керне, которые фиксируют по линиям: а-а, б-б и т.д. Затем в центральный шпур устанавливают зонд гидравлического прессиометра, последовательно задают нагрузку в керне, контролируемую манометром, и пошагово измеряют наведенные деформации по линиям: а-а, б-б и т.д. В результате получают тензоры плоской деформации. Таким образом, по измеренным наведенным деформациям и известным нагрузкам в керне рассчитывают упругие характеристики породы, которые на конечном этапе в совокупности с измеренными компонентами тензора деформаций разгрузки используют при расчете по известным зависимостям параметров напряженного состояния объекта: величину и направления действия главных напряжений в плоскости.
Возможен вариант фотофиксации деформаций разгрузки и нагрузки с использованием цифровой камеры с одной установки до и после обуривания щели с последующим определением параметров по программе «Автокад». При этом в качестве реперов можно применить пластиковые дюбели и саморезы с тонкой крестообразной насечкой или маркшейдерские марки.
Новая совокупность существенных признаков и наличие связей между ними, в частности, за счет применения кольцевой разгрузочной щели позволяет получить ощутимый положительный эффект, а именно:
- организационные и финансовые преимущества выполнения натурных исследований параметров напряженно-деформированного состояния объектов способом разгрузки достигают комплексом взаимосвязанных действий и приемов с одной стоянки оборудования и приборов;
- повышение информативности способа разгрузки за счет единовременной ее фиксации в конкретной плоскости по определенным линиям, которые представляют компоненты тензора плоской деформаций;
- снижение трудоемкости эксперимента за счет применения современного автономного бурового оборудования, а также измерительных средств и аппаратуры, что, кстати, исключает использование оборудования заказчика.
Источники информации
1. Влох Н.П. Управление горным давлением на подземных рудниках. Метод частичной разгрузки с наклейкой тензодатчиков. - М., 1994, с. 15-19.
2. Совершенствование метода щелевой разгрузки / Влох Н.П., Зубков А.В., Феклистов Ю.Г. // Диагностика состояния породных массивов: Сборник трудов. - Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1980, с. 30-35.
Claims (2)
1. Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии, заключающийся в измерении деформаций между стенками разгрузочной щели, отличающийся тем, что с целью исследования напряженно-деформированного состояния объектов разработан комплексный способ определения его параметров, основанный на применении кольцевой разгрузочной щели для измерения деформаций частичной разгрузки со стороны массива и деформаций полной разгрузки в обуренном керне, в центральном шпуре которого затем устанавливают прессиометр, задают пошаговую нагрузку в керне и измеряют наведенные деформации; при этом деформации трех видов: частичной разгрузки массива, полной разгрузки и наведенные в керне измеряют по схеме установки реперных линий, составляющих тензор плоских деформаций.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что с одной стоянки измеряют деформации трех видов и значения нагрузки в керне, по которым рассчитывают упругие характеристики материала или породы и, в итоге, определяют величины и направления действия главных напряжений в объекте.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129352/28A RU2597660C2 (ru) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014129352/28A RU2597660C2 (ru) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014129352A RU2014129352A (ru) | 2016-02-10 |
RU2597660C2 true RU2597660C2 (ru) | 2016-09-20 |
Family
ID=55313135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014129352/28A RU2597660C2 (ru) | 2014-07-16 | 2014-07-16 | Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2597660C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796197C1 (ru) * | 2022-11-16 | 2023-05-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Комплексный способ контроля напряженно-деформированного состояния элементов конструкций объектов геотехнологии в процессе их длительной эксплуатации |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1471091A1 (ru) * | 1986-09-08 | 1989-04-07 | ЛГУ им.А.А.Жданова | Способ определени механических напр жений в конструкци х |
RU2177142C2 (ru) * | 1999-11-26 | 2001-12-20 | Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН | Способ определения контактных условий вида "полное сцепление" и "полное проскальзывание" в сопряжении соосных цилиндрических поверхностей совместно деформирующихся элементов составной системы |
RU2326345C2 (ru) * | 2002-08-26 | 2008-06-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Устройство для мониторинга напряжения в стальных подъемных трубопроводах, уложенных по цепной линии |
-
2014
- 2014-07-16 RU RU2014129352/28A patent/RU2597660C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1471091A1 (ru) * | 1986-09-08 | 1989-04-07 | ЛГУ им.А.А.Жданова | Способ определени механических напр жений в конструкци х |
RU2177142C2 (ru) * | 1999-11-26 | 2001-12-20 | Институт горного дела - научно-исследовательское учреждение СО РАН | Способ определения контактных условий вида "полное сцепление" и "полное проскальзывание" в сопряжении соосных цилиндрических поверхностей совместно деформирующихся элементов составной системы |
RU2326345C2 (ru) * | 2002-08-26 | 2008-06-10 | Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. | Устройство для мониторинга напряжения в стальных подъемных трубопроводах, уложенных по цепной линии |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2796197C1 (ru) * | 2022-11-16 | 2023-05-17 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Комплексный способ контроля напряженно-деформированного состояния элементов конструкций объектов геотехнологии в процессе их длительной эксплуатации |
RU2812358C1 (ru) * | 2023-10-18 | 2024-01-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук (ИГД СО РАН) | Способ определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014129352A (ru) | 2016-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103513018B (zh) | 混凝土抗裂性能系统化检测方法 | |
CN103335747B (zh) | 预应力钢绞线张拉力智能检测方法 | |
CN101893497A (zh) | 测试平面索杆系索力的平面外频率法 | |
CN112683425A (zh) | 一种桥梁体内纵向预应力筋有效应力的检测方法 | |
CN106596287A (zh) | 工具式砌体抗弯强度试验侧向加载装置 | |
CN104111131A (zh) | 一种钢筋混凝土结构应力原位在线监测方法 | |
VASIC | A multidisciplinary approach for the structural assessment of historical constructions with tie-rods | |
Ceroni et al. | Historical, architectural, and structural assessment of the bell tower of Santa Maria del Carmine | |
CN203811520U (zh) | 树脂锚杆锚固质量测试专用实验台 | |
RU2597660C2 (ru) | Комплексный способ определения напряженно-деформированного состояния объектов геотехнологии | |
CN110197015B (zh) | 一种坝基预应力锚索有效拉应力测定方法 | |
CN100414283C (zh) | 回弹仪非破损检测高强度等级山砂混凝土抗压强度方法 | |
CN206656854U (zh) | 一种用于实验室拉索齿轮式张拉测振装置 | |
CN112946778B (zh) | 一种基于地下水浑浊度监测预警岩溶塌陷的方法 | |
Stoerzel et al. | Monitoring shear degradation of reinforced and pre-tensioned con-crete members | |
Lombillo et al. | Minor destructive techniques applied to the mechanical characterization of historical rubble stone masonry structures | |
CN103323279B (zh) | 评价尺寸效应对隧洞开挖响应影响的试验方法 | |
RU2252297C1 (ru) | Способ испытания грунтов статической нагрузкой и устройство для его осуществления | |
RU2582495C1 (ru) | Способ измерения и мониторинга давления на бетонные и кирпичные несущие стены и фундаменты зданий и сооружений на заданном уровне на стадии их эксплуатации | |
Beconcini et al. | Influence of bond-slip on the behaviour of reinforced concrete beam to column joints | |
RU2625360C2 (ru) | Метод оценки напряженного состояния материалов | |
RU2796197C1 (ru) | Комплексный способ контроля напряженно-деформированного состояния элементов конструкций объектов геотехнологии в процессе их длительной эксплуатации | |
Zhussupbekov et al. | Geotechnical infrastructures of new capital Astana on problematical soil ground | |
RU2276263C1 (ru) | Способ определения деформационных характеристик массива горных пород | |
Nilimaa et al. | Testing to Failure of a 55-year-old Prestressed Concrete Bridge in Kiruna: Bending, Shear and Punching of Girders and Slab. Fracture Properties of Materials. Test Results, Modelling and Assessment. Final Report BBT 2017-030 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20160203 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20160602 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180717 |