Главная » 2014 » Июль » 10 » Скачать Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния. Говядинов, бесплатно
1:02 AM
Скачать Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния. Говядинов, бесплатно
Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния
Диссертация
Автор: Говядинов, Сергей Александрович
Название: Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния
Справка: Говядинов, Сергей Александрович. Совершенствование структур и физико-механических свойств пружинных сплавов на основе критериев предельного состояния : диссертация кандидата технических наук : 05.16.01 Нижний Новгород, 2004 190 c. : 61 05-5/1218
Объем: 190 стр.
Информация: Нижний Новгород, 2004
Содержание:
Глава 1 Обзор и анализ методик оценки физико-механических и технологических свойств строительных глин Постановка задач исследований
11 Инженерно-геологическая характеристика и оценка строительных глин
12 Оценка физико-механических свойств глин
13 Оценка технологических свойств строительных глин
14 Постановка задач исследований
Выводы по главе
Глава 2 Методика исследований
21 Общий метод исследований
22 Теоретические исследования
23 Организация экспериментальных исследований, оборудование и контрольно-измерительная аппаратура
24 Методика и аппаратура для жесткого нагружения образцов
25 Экспериментальные исследования влияния вида напряженного состояния на механические характеристики горных пород
26 Стенд для изучения тиксотропии и размываемости глин
27 Методика моделирования процесса оценки прочностных свойств глин на эквивалентных материалах
28 Обработка результатов исследований
Глава 3 Исследование физико-механических свойств строительных свойств строительных глин
31 Концепция и постановка исследований
32 Исследование энергоемкости разрушения строительных глин с учетом угла наклона слоев
33 Влияние влажности на изменение физико-механических свойств строительных глин
34 Паспорта прочности строительных глин
35 Возможность использования эквивалентных материалов для моделирования глин
Выводы по главе
Глава 4 Технологические свойства строительных глин
41 Устойчивость открытых обнажений в слоях глин
42 Технологические параметры глинистых растворов для специальных строительных работ
43 Гидравлическая размываемость навалов строительных глин
44 Тиксотропное упрочнение разжиженных глин
45 Строительная глина как закладочный материал при строительстве бесканальных трубопроводов
Выводы по главе
Введение:
Актуальность темы. Сложность оценки физико-механических и технологических свойств строительных глин обусловливается тем, что сами глины сильно отличаются друг от друга происхождением, условиями залегания (слоистостью), минералогическим составом, уровнем естественной влажности.Последний является объединяющим фактором для всех глин, хотя его абсолютные значения для разных глин различны. Наличие влаги в глинах определяет их специфические свойства: изменчивость прочности, пластичность, норовое давление, набухаемость, тиксотропность, растекаемость и т.п. В конечном счете, уровень влажности при изменчивости естественной слоистости и определяет качество глин как вмещающего массива для строительства подземных сооружений и как технологического средства при производстве специальных горных работ (тиксотропные рубашки, стена в грунте, размывы глинистых навалов и др.), а также при щитовой проходке тоннелей и бурении скважин большого диаметра (промывочный раствор).Целью оценки физико-механических и технологических свойств строительных глин является обеспечение их устойчивости в открытых обнажениях при проходке подземных горных выработок и скважин большого диаметра, а также недопущение тиксотропного упрочнения разжиженных глин при выполнении специальных работ.Изучение физико-механических свойств глин представляет определенный интерес. В предглинтовой полосе, в Приневской впадине, под СанктПетербургом они служат естественным основанием для многих и в том числе ответственных сооружений (Нарвская ГЭС). Толщина кембрийских глин является средой, в которой проходят шахты и тоннели Санкт-Петербургского метрополитена. Кембрийские глины широко используются как строительный материал.Устойчивость глинистых отложений определяет эффективность и безопасность ведения горных работ, так как от времени устойчивого состояния обнаженного забоя зависит регламентированное отставание постоянной крепи выработки, способ механизации выемочных работ, время уборки горной массы и т.п., и уже несколько десятилетий является объектом исследования. За предшествующие годы выполнен большой объем лабораторных исследований на образцах, отобранных в скважинах и при проходке тоннельных выработок, а также натурных исследований; ряд задач, связанных с поведением таких пород при проходке, решался путем моделирования, главным образом, методом эквивалентных материалов, а также другими методами.Некоторые характеристики грунтов (плотность; угол внутреннего трения; удельное сцепление) и нагрузка на обделку для одиночных тоннелей нормированы в СНиП II - 40 - 80 "Метрополитены". Однако, как указывается в этом же нормативном документе, физико-механические характеристики грунтов, включая реологические параметры и коэффициент отпора, должны приниматься по данным изысканий. Поэтому проблема экономичного, достоверного, удовлетворяющего теорию и практику проектирования и возведения подземных сооружений, вместе с этим определения показателей физико-механических и технологических свойств горных пород и, в частности, глин, остается актуальной. Эта актуальность возросла в последние годы в связи с требованиями повышения скорости проходки, применением новых типов подземных объектов с большими пролетами, развитием методов расчета, ориентированных на применение ЭВМ, что дает возможность использовать близкие к реальным условиям работы системы "обделка-массив" расчетные схемы, но одновременно предъявляет повышенные требования к точности и надежности исходной информации.В настоящее время существует множество методик определения физикомеханических свойств глин. В конечном счете их можно разделить на три главные группы, определяемые по существу направлений исследований: 1. Обобщение ранее проведенных исследований по оценке физикомеханических свойств глин на основе статистических методов. К настоящему времени установлено, что результаты расчета строительных конструкций вообще, а оснований, фундаментов и подземных сооружений, в особенности, зависят не только от значений нагрузок и свойств материалов и грунтов "в среднем", но и от их изменчивости, описываемой статистически. Основные положения в этой области сформулированы в работах Н.С. Стрелецкого, А.Р. Ржаницына, В.В. Болотина; применительно к расчету подземных сооружений В.И. Шейнина и К.В. Руппенейта, а применительно к основаниям и фундаментам - H.H. Ермолаева и В.В. Михеева. Само статистическое описание может быть выполнено с использованием различных статистических моделей (случайных величин; функций; полей).2. Интерпретация показателей механических свойств горных пород в рамках моделей, используемых для оценки напряженно-деформированного состояния массивов горных пород. Методологически подход к оценке достоверности описания данного свойства массива реализуется при рассмотрении всего цикла "модель среды - интерпретация показателя свойства" в рамках модели "метод экспериментального определения показателя".3. Совершенствование методик испытаний глин различного происхождения с получением полной диаграммы деформирования и паспорта прочности.Таким образом, существующие направления оценки физикомеханических и технологических свойств базируются на традиционных методах, достаточно трудоемки и не всегда объективны в силу изменчивости самих глин и неоднозначности методик. Поэтому поиск какого-то обобщающего фактора является актуальным. Такими факторами могут стать, как уже отмечалось, оценка роли влажности, а также энергоемкость разрушения глин.Актуальность и целесообразность такого подхода определяется необходимостью ускорения и удешевления испытаний проб, что возможно благодаря широкому использованию ЭВМ. Актуальность темы работы при этом подчеркивается ее соответствием плану НИР СНГГИ (ТУ), научнотехническим программам Минобразования РФ по проблеме разработки ресурсосберегающих и экологически чистых технологий.Цель работы. Снижение затрат и повышение качества оценки физикомеханических и технологических свойств строительных глин за счет совершенствования методик их определения.Задачи исследований: 1. Оценка изменения физико-механических свойств глин при изменении их влажности.2. Оценка изменения прочностных характеристик глин при изменении ориентации их естественной слоистости (трещиноватости).3. Определении энергоемкости разрушения глин как критерия их устойчивости при открытых обнажениях в зависимости от направления нагружения по отношению к естественной слоистости.4. Разработка методики одновременного определения нескольких основных физико-механических свойств сухих и естественной влажности глин с помощью жестких прессов при параллельной обработке данных на ЭВМ по специально созданной программе.5. Построение паспортов прочности для строительных глин на основе оценки энергоемкости их разрушения.6. Изучение характера размываемости навала строительных глин и их тиксотропного упрочнения при длительной выдержке.7. Оценка возможности упрощения и удешевления изучения физикомеханических свойств строительных глин за счет применения эквивалентных материалов из отходов местного производства для моделирования глин.Идея работы. Использование способности глин различного происхождения и минерального состава изменять свои физико-механические, технологические и энергетические показатели в процессе разрушения при изменении уровня их влажности и ориентации естественной слоистости, а также возможность одновременной их оценки при проведении эксперимента.Научная новизна работы заключается в установлении зависимости физико-механических и технологических свойств глин, эффективности и энергоемкости их разрушения от влажности и направления слоистости.Научные положения, защищаемые в работе: 1. Наименьшая энергоемкость разрушения наблюдается для косослоистых глин, где преобладающими являются касательные напряжения, наибольшие значения энергоемкости наблюдаются при нагружении вдоль или поперек естественной слоистости; при этом показатели энергоемкости могут служить критерием при оценке устойчивости открытых обнажений глин и составлении их паспортов прочности.2. Тиксотропное упрочнение как технологический показатель разжиженных строительных глин наблюдается при влажности 34-38% (в среднем, 36%) независимо от их минерального состава; при этом степень упрочнения возрастает по мере увеличения времени выдержки смеси.3. Эффективной мерой ускорения и повышения точности оценки физикомеханических свойств образцов строительных глин при длительном их хранении может стать применение для этой цели специально подобранных эквивалентных материалов из отходов местных производств при условии соблюдения принятых критериев подобия: тело Фойгта для сухих глин и тело Максвелла для глин естественной влажности.Достоверность научных положений и выводов обеспечивается системным характером исследований, а также удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований.Практическая ценность работы заключается в совершенствовании методик оценки физико-механических и технологических свойств строительных глин за счет использования критериев энергоемкости разрушения сухих глин и глин естественной влажности, тиксотропного упрочнения разжиженных глин, моделирования на эквивалентных материалах, а также в разработке алгоритма и программы ЭВМ для одновременного учета основных физико-механических свойств глин при испытании их на жестких прессах.Личный вклад автора в выполнение работы состоит в анализе и обобщении опыта определения физико-механических свойств различных глин, постановке задач исследований, выборе методики их решения, непосредственном участии в проведении экспериментов и обработке их результатов.Реализация результатов исследования. Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов по шахтному и подземному строительству, используется в лаборатории "Геомеханики и новых строительных технологий" при проведении НИР, а также предложены для практического применения в организациях Метростроя и Спецтоннельстроя.Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 4 печатных работах.Апробация работы. Содержание и основные положения диссертации докладывались на ежегодных конференциях молодых ученых и студентов в 1999 •^ 2001г. (СПб, СПГГИ (ТУ)); 2-ой Международной конференции "Физические проблемы разрушения горных пород" (СПб, СПГГИ, 2000).Результаты исследований отмечены сертификатами за первое и вторые места.Объем и структура работы. Диссертация состоит их введения, четырех глав и общих выводов и рекомендаций, изложенных на 145 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 45 рисунков, 7 приложений, список литературы из 61 наименования, из них 10 зарубежных. в первой главе выполнен анализ методик оценки физико-механических и технологических свойств строительных глин, сформулированы цель и задачи исследований.Во второй главе приведены методика исследований и способ обработки их результатов.Третья глава посвящена исследованиям физико-механических свойств строительных глин, где сформулирована концепция исследований, оценено влияние наклона слоев и влажность глин, приведены показатели энергоемкости разрушения глин, а также результаты моделирования на эквивалентных материалах.В четвертой главе приводятся исследования технологических свойств строительных глин, их устойчивости в открытых обнажениях, размываемости, тиксотропного упрочнения и тампонажных свойств.
