Студопедия Главная Случайная страница Задать вопрос

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Определение предела прочности горных пород на сжатие





Предел прочности породы (σсж.) определяется отношением разрушающей силы (Fmax) к начальной площади сечения (S) образца, Па: σсж = Fmax / S.

Скорость нагружения при испытаниях выбирают в зависимости от прочности породы в пределах 0,1 ¸ 5 МПа в секунду. Для испытаний необходимо использовать образцы цилиндричес­кой формы диаметром 40¸50мм, высотой равной 0,9¸1,1 диамет­ра. Допускается испытание кубических образцов с длиной ребра 40¸50мм. Торцы образцов должны быть параллельны друг другу и перпендикулярны к боковой поверхности.

Если образец имеет иное отношение высоты к диаметру, необходимо произвести пересчет результатов испытаний по формуле:

2.1

где s ¢ - показатель прочности образца с нестандартными размерами; d - диаметр нестандартного образца; h - высота нестандартного образца.

При испытании образцов, диаметры которых не соответствуют требованиям методики, результат уточняется расчетом по форму­ле:

2.2

где s ¢¢ - показатель прочности образца нестандартного диамет­ра; d" - диаметр нестандартного образца. Показатель прочности при сжатии часто используется, как относительная характеристика, позволяющая сопоставить различ­ные породы. Он используется, в частности, для определения коэф­фициента крепости (f) пород по Протодьяконову М.М., представляюще­го выражение: f = σсж· 10-7 2.3

где sсж - предел прочности породы при сжатии, Па.

Коэффициент крепости является величиной безразмерной и служит характеристикой сопротивляемости горных пород при любых видах разрушения. Классификация пород М.М. Протодьяконова по величине коэффициента крепости приведена в табл. 5 приложения.

Оборудование и материалы. Пресс с силоизмерительным устрой­ством, штангенциркуль, образцы испытуемой породы.

Порядок выполнения испытаний. Подготавливают к работе пресс, установив стрелку силоизмерительного устройства в нулевое положение. Измеряют диаметр об­разца и устанавливают его торцом в центре опорной плиты пресса без каких-либо прокладок и смазки. Пресс приводят в действие и образец нагружают со скоростью в пределах от 0,1 до 5МПа в секунду. После разрушения образца пресс выключают. По шкале силоизмерителя определяют разрушающее усилие. Эксперимент повторяют для каждого из образцов.

Обработка полученных результатов. Предел прочности породы на сжатие определяется по формуле, Па: σсж= 4Fmax/( ·d2 ), где Fmax - разрушающее усилие, Н; d - диаметр образца, м.

При необходимости результат уточняется по фор­мулам (2.1) и (2.2). По формуле (2.3.) определяется коэффициент крепости породы.

Порядок оформления работы. Приводится схема нагружения об­разцов и краткое описание эксперимента. Результаты измерений и расчетов представляются в виде таблицы (форма 6).

Результаты исследований подвергаются аналитической обработ­ке с целью определения среднего значения параметров, доверитель­ного интервала и коэффициента вариации.

Форма 6

Номер образ­ца Испытуемая порода Диаметр образца, d, м Разрушающая нагрузка, Fmax Предел прочнос­ти, sсж, Па Коэффициент крепости, f
           

2.2. Определение прочностных характеристик горных пород
испытанием образцов произвольной формы

Массовое определение прочностных характеристик горных пород на образцах правильной геометрической формы отличается относите­льно высокой трудоемкостью их подготовки к испытаниям. В связи с этим разработан ряд упрощенных (косвенных) методов, не требующих специальной подготовки породных проб. Среди них известен способ испытаний образцов произвольной формы. Сущность его заключается в определении разрушающих напряжений при раздавливании образцов нагружением вдоль наибольшей оси. При этом в вертикальной плоскости образца формируются разрывающие напряжения, вели­чина которых определяется из выражения: sр¢=F/S, где F - нагрузка на образец, Н; S - площадь сечения образца м2, определяемая произведением средней высоты на среднюю ширину плоскости разрушения. Установлено, что площадь плоскости разрыва образца пропор­циональна его объему: S V2/3 (m /rо)2/3,где V- объем образца, м3; m - масса образца, кг; rо - плотность породы, кг/м3.

Многочисленными экспериментами определено, что между преде­лом прочности на разрыв при испытании образцов произвольной формы и пределом прочности на сжатие цилиндрических образцов существует корреляционная зависимость, характеризуемая выраже­нием: sр¢ 0,19sсж. При проведении испытаний скорость нагружения образцов опре­деляется так же, как и при испытании на сжатие. В качестве образцов используют куски породы объемом около 100 см3, у которых размеры в перпендикулярных направлениях от­личаются друг от друга не более чем в 1,5 раза.

Оборудование и материалы: пресс с силоизмерительным устрой­ством, штангенциркуль, образцы испытуемой породы, лаборатор­ные весы.

Порядок проведения испытаний. Отбирают один из образцов породы и методом гидростатичес­кого взвешивания или волюменометрическим методом определяют его объем­ную плотность. При определении плотности прочных, малопористых пород парафинирование образца необязательно. Оставшиеся образ­цы взвешивают и последовательно подвергают испытаниям на прес­се. Для этого пресс подготавливают к работе, установив стрелку силоизмерительного устройства в нулевое положение. Образец по­роды помещают в центре опорной плиты таким образом, чтобы действие нагружающего усилия совпадало с его наибольшей осью. Пресс приводят в действие со скоростью нагружения, рекомендуе­мой в работе 2.1. После разрушения образца пресс выключают. По шкале силоизмерителя определяют разрушающее усилие. Экспери­мент повторяют для каждого образца.

 

Обработка полученных результатов.

Предел прочности породы на разрыв определяется по формуле, Па:

sр¢=Fmax.·(rо/m)0,67, где Fmax - разрушающее усилие,Н; rо - плотность, кг/м3; m - масса образца, кг. Предел прочности породы на сжатие определяют по формуле, Па: sсж. sр¢/0,19.

Порядок оформления работы. Приводится схема нагружения образ­цов и краткое описание методики испытаний. Результаты измере­ний и расчетов заносятся в таблицу (форма 7).

Форма 7

Номер образца Исследуемая порода. Плотность породы, rо , кг/м3 Масса образ­ца, m, кг Разрушаю­щее уси­лие, Fmax, Н Прочность на раз­рыв, sр¢, Па Прочность на сжатие, sсж, Па
             

 






Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 275. Нарушение авторских прав

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.084 сек.) русская версия | украинская версия