ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

Ниже перечислены распространенные лабораторные испытания для определения прочности горных пород:

Испытание горных пород на сжатие без выдержки

Испытание на трехосное сжатие горных пород

Испытание горных пород на растяжение с разрывом

Испытание на изгиб балки для горных пород

Испытание на кольцевой сдвиг для горных пород

Испытание горных пород на сжатие без ограничения прочности

Это наиболее часто используемое испытание горных пород для определения их прочности, но для получения точных результатов его следует проводить осторожно.
Образцы, полученные во время разведки, обрезаются в соответствии с требованиями.
Образец должен иметь цилиндрическую форму, а отношение длины к ширине образца должно варьироваться от 2 до 2,5.
Концы образца должны быть точно перпендикулярны оси цилиндра, концы должны быть плоскими, гладкими и параллельными.
Диаметр образца должен быть не менее 35 мм. Обычно предпочтительнее диаметр 45 мм.
Образец помещается в машину для испытания на сжатие и подвергается сжатию со скоростью напряжения 0,5-1,0 МПа в секунду.
Запишите пиковое значение нагрузки (P), при котором происходит разрушение, и определите прочность породы по следующей формуле. Где A = начальная площадь образца c/s.

q u = P/A

Испытание горных пород на трехосное сжатие

Это испытание аналогично тому, которое используется для грунтов. Здесь также требуется цилиндрический образец, который сначала подвергается боковому давлению, а затем девиаторному напряжению.

Поскольку напряжения довольно большие, требуется специальный тип оборудования.

В обычной процедуре образец подвергается ограничивающему давлению (p), а затем прикладывается девиаторное напряжение, когда P остается постоянным.

Сдерживающее давление P увеличивает прочность породы. Однако увеличение прочности происходит только тогда, когда образец погружен в непроницаемую оболочку.

Как правило, в качестве ограничивающей жидкости используется гидравлическое масло. Оболочка изготовлена из полиуретана, который является маслостойким.

Испытание на растяжение при раскалывании скал

Это испытание также называют бразильским. При этом испытании образец раскалывается вдоль диаметральной плоскости при приложении нагрузки.

Образец, у которого отношение длины к диаметру равно единице, при боковой нагрузке раскалывается вдоль диаметра и параллельно цилиндрической оси. Горизонтальные напряжения, перпендикулярные нагруженному диаметру, являются равномерными и растягивающими. Растягивающее напряжение определяется следующим образом

где d = диаметр, t = толщина или длина цилиндра, p = приложенная нагрузка.

Стандарт IS: 10082-1981 рекомендует, чтобы диаметр образца был не менее 45 мм, а толщина диска была приблизительно равна половине диаметра. Нагрузка должна прикладываться со скоростью 0,2 кН/сек. и нагрузка должна быть измерена с точностью не менее 1%.

Испытание балки на изгиб на скалах

В этом испытании балка подвергается изгибу до разрушения. Это испытание также называется испытанием на изгиб.

Обычно в этом испытании используется 4-точечная система нагрузки на изгиб. Нижняя поверхность балки поддерживается в двух точках, по одной возле каждого конца.

Верхняя часть балки нагружается в третьей точке. Эта система создает чистый изгиб в средней трети балки.

Прочность на изгиб (модуль разрыва) определяется следующим образом

где P = нагрузка, L = длина образца, d = диаметр образца.

Испытание скальных пород на кольцевой сдвиг

Это испытание обычно используется для испытания горных пород. Оно позволяет определить прочность породы на сдвиг в зависимости от ограничивающего давления.

При этом испытании образец не требует идеально квадратных или гладких концов.

Нагрузка прикладывается параллельно оси стержня. По мере приложения нагрузки к плунжеру образуются 2 набора сложных поверхностей разрушения вдоль двух плоскостей сдвига.

Прочность на сдвиг рассчитывается по формуле Tp = P/2A где p = нагрузка, A = площадь поперечного сечения образца.

Читайте далее: