Способ определения прочностных характеристик скального массива

)5 ИСА к Авт Цести оп очнонагружанд фиг. 1; зки Р на ных ха ествля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ому свидЕтельств(56) Авторское свидетельство СССРМ 1452982, 16.04.87.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СКАЛЬНОГОМАССИВА(57) Изобретение относится к горному делуи предназначено для натурных исследований сопротивления сдвигу скального массива (СМ), Цель изобретения - повышениеточности определяемых х-к, Для этого в СМизготавливают два целика (Ц) прямоугольного сечения с размерами а 1 Ь 1. а 2 Ь 2.Выполняют Ц с напорными поверхностями,имеющими разные углы,81,ф 2 наклона кгоризонтальной плоскости (ГП). Напорнуюповерхность первого Ц выполняют горизонИзобретение относится к горному делу, а именно к способам определения механических характеристик скального массива и предназначено для натурных исследований сопротивления сдвигу скального массива. ль изобретения - повышениределяемых характеристик,На фиг. 1 представлена схемаемого целика; на фиг. 2 - сечение А-Ана фиг. 3 - схема разложения нагрусоставляющие,Способ определения прочносрэктеристик скального массива осуется следующим образом. тальнои ( р 1 О) Нагружают первый Ц до разрушения нагрузкой Р 1, Определяют угол а 1 наклона плоскости скола к ГП и, с учетом значения расчетного напряжения в СМ от проектируемого сооружения, рассчитывают угол / по формуле% =2(аз - агс 19(Р 3(1+тца 1 т 92 а 1)Иа 1 Ь 1 ст 92 а 1 . 1+Т 922 а 1 - 1/т 92 афИзготавливают второй Ц и нагружают его до разрушения нагрузкой Р 2 и фиксируют предельную величину последней. Определяют угол а наклона плоскости скола второго Ц к ГП. Величину угла р внутреннего трения рассчитывают по формулеф=2 а 2 - 90 -%,О а величину сцепления С по формуле С=1 Р 2 созе(зЕп(а 2-Р 2)-соз(а-рбмк) Х т 9(2 а 2-90 -р 2)Д:э 2 Ь 2,Способ обеспечивает Б создание условий испытаний, близких к натурным, когда на поверхности сдвига разрушаемого образца обеспечивается напряженное состояние, соответствующее расчетному, 3 ил. В скальном массиве изготавливают два целика прямоугольного сечения с размерами а 1 Ь 1, а 2 Ь 2 Целики выполняют с напорными поверхностями, имеющими разные углы 31,Д наклона к горизонтальной плоскости, При этом напорную поверхность первого целика выполняют горизонтальной ( Р 1 = О). Нагружают первый целик до разрушения нагрузкой Р 1, предельную величину которой фиксируют. Определяют угол. а 1 наклона плоскости скола к горизонтальной плоскости и, с учетом значения расчетного напряжения пР в массиве от проектируемого сооружения, рассчитывают угол Д по формуле+19 2 с следует Иэ этого 9 гР окончатев) 19 у"15 откуда следу 9 , чтои + зцг-Ящ 2 аг ния - о, по личян мках теоГГ 2 = ЗО Проведя ния грунта и опытов, получ длЯ 1-ГО оО СОСТОЯ для двух напряженн ости сдвиг, Р 1,Р 2 и сдви аютпыта а 1 =а 1; ф 1:ые усилич на носко Нормальга (Рн)я 1-го о ие раовид+ соза олучают зн для 1-го опытасоза 1 соз я 2 д 2(а 1 агд1+ц 1 Я 2 цжЬ цр 192 а 1 (1+а ц 1) - - 2 сц И.,.Я 9 .,ЮИзготавливают в массиве второй целик С углом Р 2 наклона напорной поверхности к горизонтальной плоскости. Нагружают второй целик до разрушения нагрузкой Р 2 и фиксируют предельную величину последней. Определяют угол а 2 наклона плоскости скола второго целика к горизонтальной плоскости. С учетом результатов испытаний расчитывают параметры сопротивления сдвигу, Величину угла р внутреннего трения рассчитывают по формулеУ=2 а 2 - 90 -%.Величину сцепления С рассчитывают по формуле аг гВывод расчетных формул производитсяследующим образом.Задача рассматривается в рарии прочности Кулона-Мора,х=аЩу+ С, (1)где 7,0 - соответственно сдвигающее инормальное напряжения.Разложив действующую на образецразрушающую нагрузку Р на составляющие, получаютРн = Р соз(а- Д Рс = Р 8 п(а - Д,Находят длину 1 плоскости скола какЬсоз аВ соответствии с этим уравненвесия по плоскости сдвига имеетРс = Рн тд у+ С а ние разрушающеи силыф, (4)(р = 2 а - 9 О - РЛевая часть последнего урввнина постоянная, следовательая и его правая часть.ф -2 а =сспм,Для двух опытов1)а =а 1; Р 1 =О,2)М =а 2; Р 2 =Ро нения энармулой (4),последние у тветствии с за 1 Оэй Тд а 1 -Б аг ЛпТаг -Разрушение цтом минимальномсилы Р, при котороповерхности, хараклона а, достигаесие, т,е, разрушусловием минимизсительно а . Это д елика происходит при значении разрушающей м на какой-нибудь одной 10 ктеризуемой углом натся предельное равновеение характеризуется ации уравнения (4) отноостигается при условии 15 Подставив вчения Рь в соополучаютдля 1-го опы зи а соз Ф тд Р для 2-го опытазначение по ф Подставив вместо муле (1), получают 02 куда 2 а Р,прико ие на поверх заданном ар От сООРУЖ щим образом.откуда, зная у, С, ир=1(а; Д, можно оределить угол ф, обеспечивающий равенво ДрарР 1 соз а 1 з 1 п а 1 - сов а 11 цсоз а 11 ц а 1 +, 2 г 1 192 а 11 соз а 1 1 Р 11 +тц а а Ь 1+ткуда ок а 11 +1 ц нчательноР 1 Я +Щ а 1192.а 1)с 1 да Ь р 2 а 11+ 19 а Данный способ обеспечивусловий испытаний, близких т создание натурным,Расчет угл щее напряжен ответствует напряжению дится следую.1 тц 2 а 1 тц 2 а 11 ц 2 а тором сжимаю- Ости сдвига сорасчетному ения, произво ме РгОгдЕ а 1 наклона плоскости скола тальной плоскости;- размеры напорных сече, аг - угльов к горизонЬ 1 иа 2, Ь 2ликов;р - расчетноектируемогугол внутр8,- сцепление цел напряжение в массиве сооружения;н него трения скального от пр си когда на поверхности сдвига разрушаемогообразца обеспечивается напряженное состояние, соответствующее расчетному. ПриО этом реально учитывается возможная нелинейность зависимости т=1(о),Формула и зоб рете н и яСпособ определения прочностных характеристик скального массива, заключаю 5 щийся в том, что в скальном массивеизготавливают два целика прямоугольногосечения, имеющие разные углы р 1, р 2 наклона напорной поверхности к горизонтальной плоскости, нагружают их доО разрушения, замеряют разрушающие нагрузки Р 1, Р 2 и определяют параметры р иС сопротивления сдвигу скального массива,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определяемых харак 5 теристик путем обеспечения на поверхности разрушения напряженного состояния,соответствующего напряженному состоянию в массиве от проектируемого сооружения, напорную поверхность первого целикаО выполняют горизонтальной, угол Рг наклона напорной поверхности второго целикаопределяют по формулеР 0+ща щгацф 2 а 1 - агстца 1 Ь 1 др ц 2 а 1(1+С 92 а 1) 192 а 1.а пара тры ри С рассчитывают по формуламо=2 а - 90-фг,соза 231 паг-/Ъ - соя(б-фщ(2 и 2-90 -Я32 Д1617142Составитель Л.Климовктор И,КасардаТехред М,Моргентал Корректор А,Обручар Заказ 4105 . Тираж 390 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101