Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ХРУСТАЛЕВА Е.Н. ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ВЕСА МАССИВА МАТЕРИАЛЬНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» частиц связной материальной среды в массиве на глубине h>С/γ (м), где С (МПа) - удельное сцепление, γ (МН/м³) - удельный вес среды в условиях гравитационного воздействия Земли.

Известен способ определения плотности массива материальной среды на глубине исследования h (м), заключающийся в том, что из массива среды вырезают ее образец режущим кольцом (по ГОСТ 5180-84) диаметром d=50…70 мм, высотой 0,5d<Н<d, толщиной δ=1,5…2 мм и весом G₁, образец срезают вровень с верхним и нижним краями кольца, кольцо с образцом среды взвешивают на технических весах и получают вес G₂ кольца с образцом, определяют чистый вес образца G=G₂-G₁ (н) среды и вычисляют плотность среды как ρ=G/(g⋅V) (кг/м³), где g=9,80665 м/с² - ускорение силы тяжести на поверхности Земли, V (см³) - объем образца среды в режущем кольце [Патент РФ №2537725 «Способ определения физических параметров прочности нарушенной структуры материальной среды» / Хрусталев Е.Н. - Б.И. №1 за 10.01.2015].

Известен способ определения удельного веса массива материальной среды на глубине исследования h>С/γ (м), где С (МПа) - удельное сцепление, γ (МН/м³) - удельный вес среды, заключающийся в том, что определяют методом режущего кольца объемный вес среды как ρ=G/(g⋅V) (кг/м³), где G (н) - вес образца среды, V (см³) - объем образца среды в режущем кольце заданных размеров, g=9,80665 (м/сек²) - ускорение силы тяжести на поверхности Земли и определяют удельный вес материальной среды как γ=ρ⋅g (МН/м³) [Патент РФ №2549533 «Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности». / Хрусталев Е.Н. - Б.И. №12 за 27.04.2015].

Известный способ позволяет определять удельный вес среды в заданной точке отбора исследуемого образца, а удельный вес массива среды на заданной глубине h>С/γ (м) следует определять на базе исследования значительного количества образцов среды на заданной глубине, определяемого статистическими методами.

Целью изобретения является определение удельного веса материальной среды через ее общефизические параметры - угол ϕ° внутреннего трения и удельное сцепление С (МПа) соответственно в структурированном (, С_стр) и нарушенном состоянии (, С_н) (Па).

Технический результат по способу определения удельного веса массива материальной среды, заключающийся в том, что с заданной глубины h>С/γ (м), где С (МПа) - удельное сцепление, γ (МН/м³) - удельный вес среды, материальной среды отбирают образцы среды ненарушенной структуры, достигается тем, что по образцам среды определяют угол ее внутреннего трения и удельное сцепление С_стр (МПа) в структурированном состоянии и по зависимостям

, (МПа)

в нарушенном состоянии, а удельный вес массива ненарушенной среды на глубине h>С/γ (м) определяют под гравитационным давлением (МПа) в структурированном состоянии как удельный вес массива ненарушенной структуры по зависимости

(МН/м³),

а под гравитационным давлением в нарушенном состоянии (МПа) - по зависимости

(МН/м³) или

.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлен график предельного состояния материальной среды в структурированном и нарушенном состоянии (фиг. 1,а), совмещенный с диаграммой растяжения материальной среды с проявлением «зуба» текучести (фиг. 1,б).

Пример реализации способа. Материальная среда в виде грунтового суглинка в массиве находится на глубине h=1,03 (м). Удельное сцепление структурированного суглинка на глубине h составляет величину С_стр=0,016 (МПа), угол внутреннего трения при удельном весе γ_стр=0,02167 (МН/м³).

Гравитационное давление на глубине h>С/γ>0,016/0,02167>0,74 (м) составляет величину (МПа), а удельный вес

(МН/м³) –

для структурированного суглинка. Для суглинка с нарушенной структурой значения

,

,

а удельный вес

(МН/м³) или

(МН/м³)

при гравитационном давлении

(МПа).

Физические параметры прочности материальной среды , С_стр и , С_н позволяют получить по предлагаемому способу ее удельный вес на глубине h определения гравитационного давления р_б в структурированном и нарушенном состоянии.

Впервые нормативные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления материальной, например грунтовой среды в массиве, могут быть уточнены и дополнены нормативными соответствующими значениями ее нормативного удельного веса.