Способ испытания слоистых образцов горных пород на одноосное сжатие

(21) (22) (46) (71) тут ( 4042518/22-03 26,03,86 07,10,87, Бюл, Донецкий полит ическип инс 72) О, Ю, Кузмич, И,В, И, Пилюгин53) 622,23.02(088,8)56) Авторское свидет256699, кл, Е 21 С Н. Селезне ьство СС /00, 196 ОИСТЫХ О ДНООСНОЕ ся к горном- повышение ет обеспечечного дефориспытуемого льно опредеждого из полив ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ Н А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ СРАЗЦОВ 1 ОРНЫХ ПОРОД НАСЖАТИЕ(57) Изобретение относиделу, Цель изобретенияточности испытания за сния равномерности попермированил по всей высотеобразца (ИО), Предварителяют модули упругости кародных слоев, Затем изго нескольких породных слоев образеццилиндрической формы с равнодеформируемыми образующими путем выполненияпоперечных сечений породных слоев обратно пропорциональных их модулямупругости. Торцы ИО размещают междупредварительно нагруженными прокладками из низкомодульного материала,Осуществляют осевое нагружение ИОвплоть до его разрушения, Определяютпрочностные и деформационные характеристики ИО, Использование прокладок из низкомодульного материала обеспечивает равномерность передачи нагрузки на ИО, Предварительное нагружение прокладок приводит к отсутствиюрастягивающих напряжений на торцахИО при его сжатии, Равномерность поперечного деформирования по всей высоте ИО приводит к тому, что в диапа -зоне упругих деформаций контакты между слоями не нарушаются. 2 ил,1343013 Е13 -= 0,042 м; 1 30 35 45 иГ з - Г,Изобретение относится к горному делу, в частности, к методам определения прочностных и деформационныххарактеристик слоистых образцов горных пород при одноосном сжатии, и может быть использовано при оценке механических свойств горных пород,Цель изобретения - повышение точности испытания за счет обеспеченияравномерности поперечного деформирования по всей высоте образца,На фиг, 1 показано устройство дляосуществления предлагаемого способа;на фиг, 2 - схема для определения модулей упругости слоев образца,Устройство для испытания образцагорной породы, состоящего из нескольких породных слоев 1-3 цилиндрической формы, содержит тензометры 4для закрепления на боковых поверхностях каждого из слоев 1-3, предварительно нагруженные прокладки 5 изнизкомодульного материала для установки на торцах образца, пресс и индикатор продольной деформации(не показаны), Применение прокладок 5 изнизкомодульного материала обеспечивает равномерность передачи нагрузкина торцы образца, а предварительноенагружение (сжатие) прокладок 5 приводит к отсутствию растягиваюшихнапряжений на торцах образца при егосжатии. П р и м е р, Испытаниям подвергались образцы горной породы, состоящие из трех слоев 1-3 песчаника различной степени метаморфизованности и вследствие этого обладающие различными деформационными свойствами, Высота слоев 1-3 соответственно равна 140 мм; 1 =. 60 мм; 1 = 20 ммПредварительно определялись модули упругости каждого из слоев 1-3, Для этого использовдлся образец с указанными слоями цилиндрической формы диаметром г 1 = 46 мм, полученный в результате кернового бурения горных пород нормально его слоистости, К серединам каждого слоя 1-3 этого образца (фиг2) прикрепили тензометры 4 и разместили торцы образца между прокладками 5 из эпоксидно-диановой смолы, предварительно нагруженными усилием 4 10 Н, Затем образец начали4плавно нагружать с помощью пресса, одновременно фиксируя тензометрами 4 поперечные деформации каждого слоя 1-3, По построенным графикам зависимостей поперечных слоевых деформацийот напряжений определили модули упругости слоев 1-3: Е = 4 2 Оз Га;5Е = 5 10 Па; Е = 3,5 1 О Па,На основании этих данных изготовили образец, состоящий из указанныхслоев 1-3 с равнодеформируемыми образующими (фиг, 1), выполнив площадипоперечных сечений слоев 1-3 обратнопропорциональными их модулям упругости, При этом исходили из того, чтопри нагружении каждый породный слой должен испытывать напряжения, про 15 порциональные его модулю упругости, т,е, должно выполняться соотношение где Б Б , Б - площади поперечных20 сечений природных слоев 1-3,Исходя из приведенного соотношенияи приняв диаметр поперечного сечения 25 слоев 3 с наименьшим модулем упругости равным Ь = 0,046 м, рассчитали диааметры Э, и В поперечных сечений 1и 2 В = Г- = 0,038 м,Ез3 Переходы от одного к другому, сцелью избежания больших концентрацийнапряжений, выполнили плавными. Радиусы переходов рассчитали следуюшим 40образом; 50 Затем изготовленный образец испытали на одноосное осевое сжатие, используя прокладки 5 и пресс устройства, Постепенно нагружали образец допотери прочности, Прочность образца 55 определяли отношением разрушдюшей нагрузки (Р = 1365 1 О Н) к эквивалент 2ной плошади его поперечного сеченияБ, , которую рассчитали следуюшимобразом:+ 1, + 0,0013 и.1 рочность образц с равнодеформи О руемыми образукпцими ца Одцоосцое сжатие ранца Рс) = в , - = 1030 10 Па,ск к5 Го мере цагръжси Осразц определяли поцеречяе дефораии каждого породцс 1 о с:Оя 1 - .3метров 4 и цродольые деформа;Гиц Об- Е разца н це:см . помощ,ю иг.дикатора часово о тица,11 О построеццому гр:исцрсдсгнкцых деформаций образца От цапряжецй определяли егс модуль упругости цр. долг "5 ного деформировация, котсрый составил Е = 4,80 11 а, 1 апряжеция Определя -ф, 9ли отцошсгис:м усиия, ра 1 ивсемого прессом, к33Д 1 я с. р 113 и с 1 и я си ) е П 1 11 л 1и р о чО с т ь 3 0 на одноосное сжа гис ццлицдрическс го Образ 1 а с идс.1 тич 1 и ."1 р а с 11:Оже 1 и с.м порс)дных гоен с, = 95)0111 и его модуль угругос прод . гного дев форгировациг (1: = 39 10 1 а), 85Увеличение моду;я уггру Ости грс- дольного тефоргирс 1 ия ца 207 и прочности ца 9: Обраца с р:нцодеформируемьи и ОГ р;зу 1 аюг цг гРавцеьзю с. цилиндрическиг сггдс ель:тует о вли ЯЦИИ Р 1 ЦСкС РЦС.тц НОГС.РЕ НОГО ДЕГС)Р- мирования каждо о гг)р,.гго с с.лая на деформацисццые и прочцостые свойства Обр 1 ца и Голом, Рав:о;срцсть поперечцого деформировация цо всей 45 высоте Обг;,а приводит к тому, что ПО КРайЦЕЦ МЕР В ДИанаОНЕ УПРУГИХ деформаций ксгтскчь мс жду слоями не нарупакся. 1 е.остцость контактов влияет ца гНесс дальнейшего дефор мировация и рарушецие Образца, В упругости,41, ; +;+ 1 .,с. учае цроцоргис) цальцости пределнуггругсс ш и пределв црочцсстц к,ждсго цородцово слоя (даццая связь ца 6:подается для слоев од ого класс;прод) при достижении разрупгагопегнагрузки, все породные слои будутр,зрупаться одновремецно, что обусЛОВЛИНаЕт ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСтц сСЗР;З -ца с равцодеформируемой образуопей.Обеспечение равномерности поперечного деформирования по всей высотефигурного образца повышает точцостьиспытания горных пород ца одноосцоесжатие, что приближает условия испытаций к реальным условиям деформьро -нация массива слоистых горных породн сторону подземных обнажеций.1 зобретение может быть использовацс для выявления оптимальных форм псперечных сечений выработок, целиков,камер, сооружаемых в слоистом масс.иве, с целью повьппения их устойчивости, а также для определения прочностисцоистых горных пород на одноосцсерастяжение,Формула изобретения Способ испытания слоистых Обргц н горных пород на одцоосное сжатие, включаощи 1 изготовление образца, с)- стоящего из нескольких породных слосн цилиндрической формы, размещение торцов образца между предварительно н 1 ГРУжЕНИ МИ ПРОКЛаДКаМИ ИЗ НИ.КОМО г 1 У:ГГ, - ного материала, Осевое цагружецис с 6- разца вплоть до разрушепя и Опредс - лс цис его прочностных ц деформац-ц -ных характеристик, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтс, с целью пснииив ння тОчнОсти испытания 3 а счс) т сбо о -печения равномерности поперечцогс) дформиГ)ов;ция цо нс 1 й высот с 6 рац,предварительно определяют модучи упругости каждого из гОрод 1 ых слос.11образец изготавлинают с равнодефоргруемыми образующими путем выполненияпоперечных сечений породных слоевобратно пропорциональными их модулям1343013 айаг 1 г. Г Составитель В, Т гльн янцТехред М.Дидык Корректор С, Чер Редак Коз аказ 4613/2/5 роизводственно-полиграФическс е предприя тие, г, Ужгород,оектная Тираж 454 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Раунс.1 однисное :омитета СС открыл ийкая наб, д