Способ определения прочности горных пород

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 144630 0 БРЕТЕНИ ПИСАНИ Г ЕЛЬСТ ова"еханиГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОЮУСВИ(71) Всесоюзный научно-исследтельский институт горной геомки и маркшейдерского цела(57) Изобретение относится к фиэикомеханическим испытаниям материалови может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях. Цельизобретения - снижение трудоемкостииспытаний. Выбирают плоский образецгорной породы, нагружают его по торцам в двух коаксиальных областях,Вначале нагружают образец равномерно 11 4 Е 21 С 39/00 С 0 распределенной по всей поверхноститорцов нагрузкой, не доводя его доразрушения. Затем поддерживают давление на внешнюю сжимаемую область торцов постоянным. Давление на внутреннюю вжимаемую область торцов увеличивают до наступления напряженного состояния породы во внутренней областиобразца. Затем снижают давление навнешнюю область образца, что приос-,танавливает процесс разрушения образца.После этого пригружают внутреннююобласть при постоянном давлении донаступления предельного напряжениясостояния при равном давлении навнешней и внутренней областях в моментвремени. Число реализуемыхпри испытаниях образца предельныхсостояний определяется количествомступеней снижения величины нагрузкивнешней области. 1 ил 1 табл.45 Изобретение относится к областифизико-механических испытаний материалов и может быть использовано приинженерно-геологических изысканиях.Цель изобретения - снижение .трудоемкости испытаний.На чертеде представлена схемаиспытаний.Способ осуществляют следующим 10образом.Изготавливают плоский (высотойне более диаметра) образец горнойпороды с двумя параллельными сторонами.и помещают его между парой телескопических пуансонов, позволяющих пригружать образец по торцам вдвух коаксиальных областях,На первом этапе (О- ) испытанийпригружают образец равномерно рас - 20пределенной по всей поверхности торцов нагрузкой, не доводя его до разрушения. Затем поддерживают давление о на внешнюю сжимаемую областьторцов образца от внешних пуансонов 25постоянным на достигнутом. уровне Ча давление р на внутреннюю вжимаемую область торцов от внутреннихпуансонов увеличивают до наступления предельного напряженного состоя-, 300 С+ния породы во внутренней области образца при рр. Момент наступления указанного состояния е, фиксируют по выпо-", лаживанию графика "нагрузка на внутреннюю сжимаемую область образца р -продольная деформация Г, . При достижении предельного напряженного состояния снижают давление на внешнююсжимаемую область до величины с 1 , чтоприостанавливает процесс разрушения 40образца,. После этого пригружают внутреннюю область внутренними пуансонами при постоянном давлении Ч донаступления предельного напряженного состояния при р=р в моментвремени с . Число реализуемых прииспытаниях образца предельных состояний определяется количеством ступеней снижения величины нагрузки Чвнешней области образца. На последнем этапе (з-) испытаний давлениена внешнюю область снижают до нуляи .пригружением внутренней областидоводят образец до разрушения прирр в момент времени . Необходи-чмые и достаточные для определенияпаспорта прочности породы величинынормального и радиального напряжений определяют из выражений; и= рб=(О -й ) (р-с) /(2 Э ),где б, й - соответственно нормальное и радиальное напряжения;р, 1 - соответственно давленияна внутреннюю и внешнююсжимаемые области торцов образца;О, д - соответственно диаметры образца и внутреннейсжимаемой области торцов,образца;- коэффициент Пуассона породы (определяется напервом этапе испытанийпо измеренным величинампродольной Е, и поперечной Е деформаций).П р и м е р, Горная порода - мелкозернистый песчаник, диаметр образца 40 мм, высота 20 мм,Образец нагружают телескопическими пуансонами. Диаметр внешнегопуансона 0 40 мм, диаметр внутреннего пуансона й10 мм. Пуансоныявляются одновременно жесткими динамометрами (для этого на их боковойповерхности закреплены тензосопротивления, регистрирующие нагрузки по изменению электрического сопротивленияпри деформировании пуансона в процессе испытаний) . Измерение продольнойи поперечной деформаций образца породы производится упругими экстензометрами сопротивления, укрепленнымивдоль (деформометр продольной деформации) и поперек (деформометр поперечной деформации) оси образца.Образец испытывают на прессеПД 100.1Непрерывная регистрация продольной и поперечной деформаций и давлений пуансонов производится двухкоординатными пишущими потенциометрамиЦЦП-.04 в виде двух графиков: "нагрузка на внутреннюю область образцар - продольная деформация Г, " и "нагрузка на внешнюю область образцаЧ - поперечная деформация Г".На первом этапе образец песчаника пригружают одинаковой по всей поверхности торцов нагрузкой, равной50 МПа. При этом измеряют поперечнуюи продольную деформации образца. За1446302 По определенным значениям Би 5вычисляют величины сцепления С иугла внутреннего трения р породы.Результаты испытаний сведены втаблицу,Формула и э о б р е т е н и я 10Способ определения прочности горных пород, включающий пригружениеобразца горных пород, равномернораспределенной по заданным поверхностям нагрузкой, затем пригружениеодной области поверхности образцанепрерывно изменяемой нагрузкой, адругой области поверхности образца -ступенчато изменяемой нагрузкой подостижении предельного напряженногосостояния образца и фиксацию в процессе испытаний величин деформаций инапряжений, по которым определяютпрочности горной породы, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения трудоемкости испытаний,выбирают плоский образец, прнгружают внутреннюю и внешнюю коаксиальные области равномерно распределенной нагрузкой, затем непрерывно увеличивают нагрузку на внутреннюю коаксиальную область поверхности торцов и по достижении образцом предель.ного напряженного состояния уменьшают ступенями нагрузку на внешнюю коаксиальную область поверхности тор"цов,и= рО;, = (р-ц)/26,7,Че Рю бт Бгю Ступень МПа МПа МПа МПа пригруже ния1 0,08 50 50 50 0 50 244 244 7,525 254 254 8,6 1551 278 278 10,4 52 тем поддерживают давление внешних пуансонов постоянным и равным 50 МПа, а давление внутренних пуансонов увеличивают до выполаживания кривой "нагрузка на внутреннюю область - продольная деформация", которое имело место при р=244 МПа. В этот момент снижают давление на образец от внешних пуансонов до ц25 МПа, При продолжении нагружения образца внутренними пуансонами при постоянйом давлении внешних пуансонов п=25 МПа следующее выполаживание кривой деформирования имеет место при р =254 МПа. Затем давление внешних пуансонов уменьшают до ц1 МПа, и образец разрушается при давлении внутренних пуансонов р 278 МПа.Величины нормальных Я и радиальных б напряжений, соответствующих предельным напряженным состояниям, определяютсячерез величины давлений внутреннего (р) и внешнего И) пуансоновкоэффициент Пуассонаи размеры пуансонов В и д из выражений: рг га:Р -а ) (р-ц)/(2 П ).С учетом размеров пуансонов и за, меренной величины коэффициента Пуассона 1 = 0,08 Сцепление Угол внутС, МПа реннеготрения.,(р,град;дг.н; лшграфическое предприятие, г. Улсгород, ул. Проектна 1 рон:зв Составитель И,Фомичпапа Техред Л.Сердюкова аказ 6726/3/ Тираж 459НИИПИ о чцартзенного комитета по и 9113035, Москва, Ж,ва Корректор, Л. Пилипенк Подписноебретениям и открытиям аушская наб., д. 4/5