Приложение 14. Методика испытаний на одноосное сжатие образцов горных пород неправильной формы

Приложение 14

Методика
испытаний на одноосное сжатие образцов горных пород неправильной формы*

1. Подготовка образцов для испытаний

Необработанные куски горной породы предварительно обрабатываются молотком, топором или распиливаются пилой (в зависимости от крепости пород) с целью придания им кубовидной или призмообразной формы. При невозможности обработки всех граней можно ограничиться грубой обработкой двух противоположных граней куска породы.

Затем плоскости граней, на которые будет передаваться давление при испытании, шлифуются на шлифовальном станке.

Для испытаний одной разновидности породы необходимо подготовить не менее 5-7 образцов; минимальный размер образца должен быть не менее 20 мм, максимальный - не более 200 мм; размеры образцов по трем взаимно перпендикулярным направлениям должны отличаться друг от друга не более чем в три раза. Отношение высоты образца к его ширине должно заключаться в пределах 0.5-3.0. Площади сечения двух параллельных плоскостей, на которые производится давление при испытании, должны отличаться одна от другой не более чем в 1,5 раза.

Плоскостность отшлифованных граней должна соблюдаться в пределах мм; параллельность отшлифованных граней должна соблюдаться в пределах мм.

2. Определение размеров и площади сечения образцов

Высота образца h определяется замером штангенциркулем расстояния между отшлифованными поверхностями (в 2-3 местах) с точностью мм.

Для определения ширины и длины образца подготовленный к испытанию образец породы прикладывается отшлифованными гранями (сначала одной, а затем другой) к листу миллиметровой бумаги, и контуры этих граней обводятся карандашом (рис. 1). По полученным эскизам контуров для каждой из граней находится минимальный (ширина a) и максимальный (длина b) размеры. По двум значениям - для верхней грани образца и - для нижней грани находится средняя ширина образца:

Так же находится и средняя длина образца:

Площади граней и определяются по эскизам контуров граней подсчетом по миллиметровой бумаге или с помощью планиметра.

Площадь сечения образца принимается равной полусумме площадей верхней и нижней граней образца:

3. Сопоставление результатов испытаний образцов неправильной формы

Для сопоставления результатов испытаний на одноосное сжатие образцов неправильной формы одной и той же породы, имеющих различное соотношение и h, производится пересчет по формуле, учитывающей влияние размеров образцов на их прочность:

где - прочность образца с отношением по испытаниям на сжатие (стандартная прочность);

- прочность испытываемого образца с иным соотношением и h, ;

P - разрушающая нагрузка при испытании, кг;

- среднее значение площади при испытании, ;

- среднее значение ширины образца, см;

h - высота образца, см.

4. Определение прочности горных пород динамическим пробником

Прочность пород, определяемая способом динамического внедрения в нее пуансона, условно характеризуется величиной работы, приходящейся на 1 см внедрения пуансона пробника в породу. Пробник показан на рис. 2. Длина пуансона 50 мм, угол заострения пуансона 60°, диаметр 11.3 мм, площадь поперечного сечения - 1 ; пуансон изготовляется из инструментальной стали У-8.

При определении относительной прочности пород пуансон пробника устанавливается перпендикулярно испытываемой поверхности и по пробнику наносятся равномерные плечевые удары молотком (вес молотка 1 кг при длине рукоятки в 30 см) до полного внедрения пуансона в породу; при этом фиксируется число ударов.

Относительная механическая прочность пород определяется по формуле:

,

где - относительная механическая прочность, ;

n - число ударов;

l - глубина внедрения пуансона, см;

A - работа одного удара, кг·см;

·кгсм.

При опробовании пород динамическим способом величина прочности берется как среднее значение из пяти определений (пробник забивается в пяти точках квадрата со стороной в 1 м - по углам и в центре).

Величина сцепления пород определяется по графику зависимости между относительной механической прочностью и сцеплением (k) пород, выражающейся кривой, имеющей параболический характер (рис. 3).