Определение предела прочности горных пород на растяжение

Для испытаний прочности горных пород на растяжение наибольшее распространение получил метод, основанный на положениях теории упругости.

Сущность метода заключается в определении разрушающих напряжений при сжатии цилиндрических образцов равномерно распределенной нагрузкой F, приложенной к диаметрально противоположным образующим (рис. 2.1).

В результате нагружения в диаметральной плоскости образца возникают растягивающие (раскалывающие) напряжения (s_р), действующие перпендикулярно к этой плоскости.

Эти напряжения постоянны по величине и равномерно распределены по диаметру образца.

Их величина определяется выражением: s_р = 2 F/( ·d · l), где F - нагрузка на образец, Н; d - диаметр образца, м; l - длина образца, м.

Для испытаний рекомендуется использовать образцы диаметром 40¸ 50мм, высотой 0, 9¸ 1, 1 диаметра. Боковая поверхность образцов должна быть гладкой.

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

Порядок проведения испытаний. Подготавливают к работе пресс, установив стрелку силоизмерительного устройства в нулевое положение. Измеряют диаметр и длину образца в нескольких точках. Образец укладывают боковой поверхностью в центре опорной плиты пресса и нагружают. Скорость нагружения (0, 1–5 МПа в секунду) выбирают в зависимости от прочности породы так же, как и при испытаниях на сжатие. После раздавливания образца пресс выключают и по шкале силоизмерителя определяют разрушающее усилие, эксперимент повторяют для каждого из образцов.

Рис. 2.1. Схема нагружения (а) и характер распределения напряжений внутри образца (б)

Обработка полученных результатов. Предел прочности породы на растяжение определятся по формуле: s_р = 0, 64 F_max./ (d · l), где, F_max - разрушающее усилие, Н; d - диаметр образца, м; l - длина образующей образца, м.

Порядок оформления работы. Приводится схема нагружения образцов и краткое описание методики испытаний. Измерения и расчеты заносятся в таблицу (форма 8).