СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ КОНСТРУКЦИИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.

Изобретение относится к области неразрушающих методов определения и контроля напряженно-деформированного состояния железо-бетонной ограждающей конструкции (обделки) подземных помещений, находящегося под нагрузкой от воздействия горных пород.
Предложенный способ определения напряженно-деформированного состояния железобетонной обделки заключается в том, что в контролируемых точках подготавливают площадки обеспечивающий хороший контакт ультразвуковых датчиков (излучающий и принимающий) в одной прямой линий горизонтально - называемым горизонтальным профилем и вертикально – называемым вертикальным профилем по отношению к центральной точкой. Измерения проводятся периодически в зависимости от времени.

Изобретение относится к области определения и контроля напряженно-деформированного состояния железобетонной ограждающей конструкции (обделки) подземного помещения (объекта), находящегося под нагрузкой от воздействия горных пород.
В настоящее время известно множество способов определения напряженно-деформирован-ного состояния различных конструкций, основанные, например, на магнитных полях рассеивания, ультразвуковых колебаниях, на методе резистивной тензометрии и т.п.
Известен способ предусматривающий контроль напряженно-деформированного состояния изделия по магнитным полям, связанным с остаточной намагничиваемостью материала. Способ состоит в измерении нормальной составляющей напряженности магнитного поля [1].
Полученные магнитные показатели сравниваются с критическими магнитным показателем и пересчитываются на пределы прочности, текучести образца.
Известен способ характеризующий определение напряженно-деформированного состояния мате-риалов неразрушающим методом. В исследуемом объекте возбуждают электрозвуковые колебания нормальных волн, принимают прошедшие через объект колебания, измеряют их параметры, по которым судят о величине напряжений [2].
В качестве прототипа выбран ультразвуковой метод определения прочности бетона, основанное на прямое измерение скорости распространения ультразвуковых волн в бетоне взаимоперендикулярно по прямой линии [3].
Общими недостатками перечисленных способов, в том числе и прототипа, является разовое обследование железобетонных конструкции, отсутствие постоянной площадки исследования для периодических режимных наблюдений, отсутствия технологии оценки изменения напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкции, находящегося под давлением горных пород в зависимости от времени.
Целью предлагаемого изобретения является совершенствование метода ультразвукового измерения прочности бетона для периодического режимного наблюдения за изменением напряженно-деформированного состояния железобетонных конструкции, находящегося под длительным давлением горных пород. А также повысить точность, надёжность и достоверность оценка изменения параметров во времени.
Указанная цель достигается тем, что на подготовленной постоянной площадке бетонной обделки 1 (Фигура) вдоль прямой линии горизонтально
прижимают ультразвуковые излучающий 2 и принимающий датчики 3 на расстояние Ɩ = 10 см) по отношению к центральной точки 5, измеряют скорости распространения ультразвуковых волн Vг. После, такой же измерения проводят взаимоперпендикулярно (по вертикальной плоскости) по отношению к той же центральной точкой и определяют скорости распространения ультра-звуковых волн Vв. На фигуре стрелками 4 обозначены направление распространения ультра-звуковых волн.
Далее, определяют коэффициент анизотропии по которой можно оценить напряженно-деформируемое состояние железобетонной обделки в данной точке по следующей формуле
Коэффициент анизотропии меняется относительно единицы: <1или >1.
Измерения скорости распространение ультра-звуковых волн в зависимости от времени проводятся циклически и соответственно определяют воз-действия давления горных пород на железобетонной обделки.
Предлагаемой способ можно применять для определения изменения напряженно-деформированного состояния железобетонной обделки от воздействия горных пород в различных подземных выработках: подземных машинных залах и помещениях, подземных автотранспортных туннелях, строительных туннелях и бетонных плотинах.
В качестве примера применения этого способа приведём исследование проведённое в машинном зале Рогунской ГЭС стена нижнего бьефа. По результатам измерений на исследуемых площадках были определены средние значения скоростей продольных волн по горизонтальным и вертикальным профилям и коэффициент анизотропии (таблица 1).

Таблица 1. Результаты измерения на исследуемых площадках

№
площадки Vг, км/с Vв, км/с Vг/ Vв
5 3.97 3.87 1.03
6 4.41 3.98 1.11
7 4.51 4.03 1.12
8 4.12 4.32 0.95
9 4.12 3.88 1.06
10 4.05 3.90 1.04
11 3.96 4.18 0.95
12 4.09 4.31 0.95

Способ применим в подземных сооружениях (железобетонной обделки, железобетонные своды и оболочки, обечайки и другие несущие конструкции под нагрузкой), в сооружениях спецназначения (метро и др.), в строительстве специальных зданий и сооружений (различные виды убежища, противорадиационного укрытия (ПРУ), а также и другие объекты оборонного назначения, в том числе военного времени и т.п.).

1. Патент Российской Федерации RU 2207530 C1 от 27.06.2003, кл. G 01 L 1/12, G 01 N 27/72.
2. Патент Российской Федерации RU 2146881 C1 от 20.03.2000, кл. G 01 N 29/04.
3. ГОСТ 17624-2012. Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности. М.: Стандартинформ, 2014. -16 с.