Способ определения твердости горной породы

1016509 Предел прочности,МПа Коэффициентбоковогораспора Модульобъемнойдеформации,МПа Горизонтальная деформа- ция Горизонтальное напряжение Вертикальная деформация Вертикальное напряжение в кер е,МПаЗ 10 2101,8 10 -1 2" 10" 4 105 2,8 10 2,2 10 -0,8 10 60 ьО 0,0000,0005 0,001 0,004 20 0,01 0,62 0,10 0,15 120 120 0,0015 0,0018 0,00450,150 0,0000,0004 80 60 0,0120,18 108 0,68 40 Изобретение относится к способам определения механических свойств горных пород.По основному авт, св.853103 известен способ определения твердости горной породы, заключающийся в том, что на плоском обнажении горной породы высверливают цилиндрическую лунку глубиной, равной 3 - 4 -м ее диаметрам, вдавливают рядом с лункой цилиндрический пуансон, а о твердости горной породы судят по усилию вдавливания в момент разрушения боковой стенки лунки 1.Однако указанный способ характеризуется низкой точностью, связанной с отсутствием учета различных видов напряженного состояния горных пород в массиве.Целью изобретения является повышение точности результатов испытаний при разных видах объемного напряженного состояния.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения твердости горной породы в отверстии устанавливают вкладыш из пластического материала и прикладывают независимые друг от друга усилия на вкладыш и на плоское обнажение породы. Вкладыш выполнен из пластического материала. Из таблицы следует, что при боковом давлении 0 МПа предел прочности на одноосное сжатие - 55 МПа, при боковом давлении - 40 МПа, предел прочности на объмное сжатие - 108 МПа. Коэффициент бокового распора равен 0,62 - 0,63 и не зависит от уровня напряжений при всестороннем сжатии.Модуль объемной деформации сильно зависит от вида напряженного состояния. Так в допредельной области породы модуль уменьшается при увеличении разности нормальных напряжений, а в момент разрушения меняет знак на противоположный, что На фиг, 1 изображена схема реализации способа контактных испытаний пластических горных пород; на фиг. 2 - то же, способ хрупких пород. 5 Пример 1. Для испытаний прочности насжатие в объемном напряженном состоянии известняка, коэффициента бокового распора, а также изучения зависимости модуля объемной деформации от разности нормальных напряжений на плоском обнажении известняка 1 (фиг. 1) сверлят кольцевую лунку 2 глубиной 5 см, имеющую внешний диаметр 2 см, внутренний - 1 см. Устанавливают в лунке 2 кольцевой вкладыш 3 из капрона, в который заранее вплавили тензо метрическийизмеритель поперечных деформаций 4. На торец керна 5 установили цилиндрический пуансон 6 диаметром 0,95 мм.На вкладыш 3 устанавливают пуансон 7. К пуансону 6 прилагают усилие, создающее напряжение 6 к пуансону 7 - напряжение 6. Вертикальные деформации пуансонов 6 и 7 измеряют соответственно деформометрами 8 и 9 Поперечную деформацию керна 5 измеряют тензометрическим измерителем 4. В таблице приведены результаты измерений. свидетельствует о дилатинсии (увеличенииобъема) породы,Пример 2. Для испытаний хрупкого песчаинка на породном обнажении 10 (фиг. 2) сверлят цилиндрическую лунку 11 диаметром 1 см. В лунке 11 устанавливают свинцовый вкладыш 12 с вплавленным тензометрическим индикатором 13 поперечных деформаций. На вкладыш 12 установили цилиндрический пуансон 14 с проточкой 15, через которую пропускают проводники 16 от тейзометрического индикатора 13, С помощью пуансона 14 создают во вкла10здыше 12 напряжение 6 кольцевым пуансоном 17 создают в породе напряжение 6В результате испытаний получены следующие значения искомых параметров.Предел прочности на одноосное сжатие при боковом давлении 10 МПа - 110 МПа; при 15 МПа - 150 МПа; при 20 МПа - 180 МПа. Коэффициент бокового распора - 042 (коэффициент Пуассона - 0,29) Модуль объемной деформации при нормальных напряжениях 20 МПа, и при главном нормальном напряжении 100 МПа равен 510 вМПа.Использование вкладышей из материалов с хорошо изученными свойствами поз-, воляет создать контролируемую боковую нагрузку на породное обнажение и обеспечить разные режимы объемного нагружения. При использовании высокопластичного материала - капрона, имеющего коэффи- циент бокового распора, равный 1, в боковое давление передается все усилие пуансона, При необходимости создания высоких 165094нагрузок для испытаний особо прочных пород (крепких песчаников и др.) для вкладыша используют свинец, Схема испытаний со сверлением кольцевой лунки и образованием керна целесообразна для пластичных пород, В хрупких породах керн разрушается во время сверления лунки, поэтому используют схему со сверлением цилиндрической лунки.Предлагаемый способ контактных испытаний позволяет повысить точность испытаний при разных видах напряженного состония на 10 - 15% за счет надежного контроля нагрузок, передаваемых испытуемому объему породы и более точного определения прочности и модуля деформации .при 15 сложных видах объемного нагружения.Вследствие этого производят более точ-.ный расчет подземных сооружений, исполнительных органов горных машин, что позволяет сэкономить материалы для крепления выработок, усиления органов комбайнов и др.Редактор П. КоссЗаказ 3337/34ВНИ Составитель Техред И. ВТираж б 03 ИПИ Государственного по делам изобретенийМосква, Ж - 35, Рау ППП аПатентъ, г. Ужго Л резкинаер Корректор В. ГарнПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5род, ул. Проектная, 4