RU2339816C1 - Method of determining long-term strength of mine rocks - Google Patents
Method of determining long-term strength of mine rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2339816C1 RU2339816C1 RU2007106435/03A RU2007106435A RU2339816C1 RU 2339816 C1 RU2339816 C1 RU 2339816C1 RU 2007106435/03 A RU2007106435/03 A RU 2007106435/03A RU 2007106435 A RU2007106435 A RU 2007106435A RU 2339816 C1 RU2339816 C1 RU 2339816C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- acoustic emission
- long
- term strength
- rocks
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения длительной прочности горных пород на образцах.The invention relates to mining and is intended to determine the long-term strength of the rocks on the samples.
Известен способ определения длительной прочности горных пород, заключающийся в том, что образец горной породы нагружают осевым и постоянным боковым давлением до момента начала развития деформации ползучести, ступенчато увеличивают боковое давление на образец до определенной величины и поддерживают его постоянным, увеличивают при этом осевое давление до следующего момента начала развития деформации ползучести, соответствующие этому моменту предельные значения главных напряжений принимают равными осевому и боковому давлениям, измеряют в процессе нагружения эти давления и соответствующие им деформации, по которым судят о длительной прочности горной породы [1].A known method for determining the long-term strength of rocks is that the rock sample is loaded with axial and constant lateral pressure until the creep strain begins to develop, the lateral pressure on the sample is increased stepwise to a certain value and maintained constant, while the axial pressure is increased to the next the moment of the beginning of the development of creep deformation, the limit values of the principal stresses corresponding to this moment are taken equal to the axial and lateral pressures, measured during loading these pressure and their corresponding deformations are revealed, which are used to judge the long-term strength of the rock [1].
Недостатком данного способа является низкая точность определения длительной прочности. Это связано с тем, что момент начала развития деформаций ползучести определяется по максимальной объемной деформации уплотнения, определяемой по соответствующим формулам через измеряемые продольную и поперечную деформации образца. В свою очередь структурная неоднородность горной породы приводит к тому, что продольная и поперечная деформации, оцениваемые в локальных участках образца, объективно не отражают его объемной деформации.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining long-term strength. This is due to the fact that the onset of the development of creep deformations is determined by the maximum volumetric deformation of the seal, determined by the corresponding formulas through the measured longitudinal and transverse deformations of the sample. In turn, the structural heterogeneity of the rock leads to the fact that the longitudinal and transverse strains, estimated in local areas of the sample, do not objectively reflect its volumetric deformation.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения длительной прочности горных пород, заключающийся в ступенчатом увеличении осевого напряжения образца горных пород, измерении параметров потока импульсов акустической эмиссии, выдержке образца при фиксированном известном значении осевого напряжения на каждой ступени до момента стабилизации параметров потока импульсов акустической эмиссии [2].The closest in technical essence to the present invention is a method for determining the long-term strength of rocks, which consists in a stepwise increase in the axial stress of a rock sample, measuring the parameters of the flow of acoustic emission pulses, holding the sample at a fixed known value of the axial stress at each stage until the stabilization of the pulse flow parameters acoustic emission [2].
В указанном способе-прототипе выявляют первый локальный максимум активности акустической эмиссии, по которому определяют предел длительной прочности горных пород.In the specified prototype method, the first local maximum of acoustic emission activity is revealed, which determines the long-term strength of rocks.
Недостатком указанного способа является низкая точность определения предела длительной прочности горных пород. Это связано с тем, что величина максимумов активности акустической эмиссии в значительной степени подвержена влиянию случайных факторов, например, таких, как структурная неоднородность и дефектность горных пород. В результате первый локальный максимум может иметь место при напряжении, не соответствующем искомому пределу длительной прочности, то есть последний будет определен с ошибкой.The disadvantage of this method is the low accuracy of determining the ultimate strength of rocks. This is due to the fact that the maximum activity of acoustic emission is significantly affected by random factors, for example, such as structural heterogeneity and defective rocks. As a result, the first local maximum can occur at a voltage that does not correspond to the desired ultimate strength, i.e., the latter will be determined with an error.
В данной заявке решается задача повышения точности определения предела длительной прочности горных пород.This application solves the problem of increasing the accuracy of determining the ultimate strength of rocks.
Для решения поставленной задачи в способе определения длительной прочности горных пород, заключающемся в ступенчатом увеличении осевого напряжения образца горных пород, измерении параметров потока импульсов акустической эмиссии, выдержке образца при фиксированном известном значении осевого напряжения на каждой ступени до момента стабилизации параметров потока импульсов акустической эмиссии, нагружение образца осуществляют в условиях постоянного бокового обжатия, на каждой ступени нагружения образца определяют временной интервал затухания активности акустической эмиссии в нем, затем определяют разницу длительностей временных интервалов затухания акустической эмиссии каждой последующей и предшествующей ступеней нагружения образца и при положительном значении этой разницы фиксируют величину осевого напряжения предшествующей ступени, которую принимают за предел длительной прочности горных пород.To solve the problem in a method for determining the long-term strength of rocks, which consists in a stepwise increase in the axial stress of a rock sample, measuring the parameters of the flow of acoustic emission pulses, holding the sample at a fixed known value of the axial stress at each stage until the parameters of the flow of acoustic emission pulses are stabilized, loading the sample is carried out under constant lateral compression, at each stage of loading of the sample, a time interval attenuation of the acoustic emission activity therein, and then determine the difference of durations of time slots attenuation of the acoustic emission of each subsequent sample and the preceding stages of loading and with a positive value of this difference is fixed amount of axial tension preceding stage, which was taken as the limit of rupture strength of rocks.
Предлагаемый способ базируется на том факте, что напряжение предела длительной прочности соответствует состоянию максимального уплотнения горной породы. В процессе ступенчатого увеличения осевого напряжения в образце при приближении к величине напряжения предела длительной прочности уменьшается количество возникающих и увеличивающих свои размеры дефектов. Поскольку эти дефекты являются источниками акустической эмиссии, то последняя также уменьшается. В условиях всестороннего сжатия уменьшается также и временной интервал затухания акустической эмиссии до установившегося значения. Когда напряжения превысят предел длительной прочности, происходит увеличение объема образца, его разуплотнение за счет роста дефектности, приводящей к возрастанию акустической эмиссии, и, как установлено экспериментально, увеличению временного интервала затухания акустической эмиссии. Для устранения влияния на результаты измерений трещин, разбивающих образец на блоки и образующихся от действия внутренних напряжений при извлечении образца горных пород с больших глубин, испытания проводят при боковом обжатии образца. Это позволяет проявиться изменению временного интервала затухания акустической эмиссии наиболее отчетливо.The proposed method is based on the fact that the tensile strength of long-term strength corresponds to the state of maximum compaction of the rock. In the process of a stepwise increase in axial stress in the sample, when approaching the magnitude of the stress of the ultimate strength, the number of defects arising and increasing in size decreases. Since these defects are sources of acoustic emission, the latter also decreases. Under conditions of comprehensive compression, the acoustic emission decay time interval also decreases to a steady state. When the stresses exceed the long-term strength, an increase in the volume of the sample occurs, its decompression due to an increase in defectiveness, leading to an increase in acoustic emission, and, as established experimentally, an increase in the time interval for attenuation of acoustic emission. To eliminate the effect on the measurement results of cracks breaking the sample into blocks and generated from the action of internal stresses when removing the rock sample from great depths, the tests are carried out with lateral compression of the sample. This allows the change in the time interval of attenuation of acoustic emission to manifest itself most clearly.
Способ определения длительной прочности горных пород иллюстрируется фиг.1 и 2, где на фиг.1 представлена одна из возможных схем устройства для реализации способа, а на фиг.2 - графики изменения ступенчато увеличивающегося осевого напряжения образца горных пород σ(t) и активности акустической эмиссии во времени, а также график изменения во времени разницы Δti-Δti-1 длительностей временных интервалов затухания акустической эмиссии каждой последующей ступени нагружения образца и предшествующей ей ступени нагружения образца.The method for determining the long-term strength of rocks is illustrated in Figs. 1 and 2, where Fig. 1 shows one of the possible schemes of a device for implementing the method, and Fig. 2 shows graphs of a stepwise increasing axial stress of a rock sample σ (t) and acoustic activity emissions in time, as well as a graph of the time variation of the difference Δt i -Δt i-1 of the durations of the time intervals of attenuation of acoustic emission of each subsequent stage of loading of the sample and the previous stage of loading of the sample.
Схема реализации способа представлена на фиг.1. Она содержит образец 1, размещенный в заполненной жидкостью внутренней полости 2 камеры всестороннего сжатия 3. Образец 1 своим верхним торцом контактирует с поршнем 4 источника 5 управляемого осевого давления, который подключен к измерителю осевого давления 6. Внутренняя полость 2 гидравлически связана с источником 7 постоянного бокового давления. На поршне 4 закреплен приемный преобразователь 8 акустической эмиссии, подключенный к измерителю 9 активности акустической эмиссии. Для предотвращения попадания жидкости в поры и трещины образца 1 на его поверхности размещают тонкую изолирующую оболочку 10, выполненную, например, из резины.The implementation diagram of the method is presented in figure 1. It contains a
Способ определения длительной прочности горных пород осуществляют следующим образом.The method for determining the long-term strength of rocks is as follows.
Образец горной породы 1 устанавливают в камеру 2 (см. фиг.1) и нагружают ступенчато увеличивающимся осевым напряжением σo (t) (см. фиг.2) при постоянном боковом давлении σб. Величину приращения напряжения одной ступени выбирают в пределах от 2 до 10% от разрушающей нагрузки, определяемой из предварительных измерений.The
Активность акустической эмиссии при скачкообразном увеличении осевых напряжений σо (t) на каждой ступени во времени увеличивается, а на участке заданной нагрузки уменьшается до установившегося значения. При возрастании осевых напряжений в образце от первой ступени к ступени, на которой достигается состояние максимального уплотнения горной породы в образце, соответствующие промежутки времени затухания активности акустической эмиссии Δt1, Δt2, Δt3 и т.д. будут уменьшаться до величины Δti (фиг.2), после чего из-за начавшегося разуплотнения горной породы будет происходить его увеличение. При этом разницы Δti-Δti-1 между временным промежутком каждой последующей ступени Δti и временным промежутком Δti-1 предшествующей ей ступени будут отрицательными. Появление положительного знака разницы Δti+1-Δti будет свидетельствовать о переходе горной породы из состояния максимального уплотнения к состоянию разуплотнения, для которого в силу меньшего сжатия горной породы характерно более длительное затухание процесса образования новых, прорастания существующих трещин и, соответственно, больший временной интервал затухания активности акустической эмиссии. После появления положительного знака упомянутой разницы фиксируют величину осевого напряжения предшествующей ступени, по которой определяют напряжение предела длительной прочности горных пород .Acoustic Emission Activity with a spasmodic increase in axial stresses, σ о (t) at each stage increases in time, and at a given load, decreases to a steady-state value. With an increase in axial stresses in the sample from the first stage to the stage at which the state of maximum rock compaction in the sample is achieved, the corresponding time intervals of the attenuation of acoustic emission activity are Δt 1 , Δt 2 , Δt 3 , etc. will decrease to the value Δt i (Fig.2), after which, due to the beginning of unconsolidation of the rock will increase. In this case, the differences Δt i -Δt i-1 between the time interval of each subsequent stage Δt i and the time interval Δt i-1 of the previous stage will be negative. The appearance of a positive sign of the difference Δt i + 1 -Δt i will indicate the transition of the rock from the state of maximum compaction to the state of decompression, which, due to the smaller compression of the rock, is characterized by a longer attenuation of the process of formation of new, germination of existing cracks and, accordingly, a longer time interval of attenuation of acoustic emission activity. After the appearance of a positive sign of the mentioned difference, the axial stress value of the previous stage is fixed, by which the stress of the long-term strength of rocks is determined .
Таким образом, предложенный способ позволяет решить задачу более точного определения длительной прочности горных пород по сравнению со способом-прототипом.Thus, the proposed method allows to solve the problem of more accurately determining the long-term strength of the rocks in comparison with the prototype method.
Источники информацииInformation sources
1. Авторское свидетельство СССР №1479846, кл. Е21С 39/00, опубл. 15.05.89, бюл. №18.1. USSR author's certificate No. 1479846, cl. E21C 39/00, publ. 05/15/89, bull. Number 18.
2. Авторское свидетельство СССР №1809053, МКИ Е21С 39/00, опубл. 15.04.93, бюл. №14.2. USSR author's certificate No. 1809053, MKI E21C 39/00, publ. 04/15/93, bull. No. 14.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007106435/03A RU2339816C1 (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Method of determining long-term strength of mine rocks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007106435/03A RU2339816C1 (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Method of determining long-term strength of mine rocks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2339816C1 true RU2339816C1 (en) | 2008-11-27 |
Family
ID=40193225
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007106435/03A RU2339816C1 (en) | 2007-02-21 | 2007-02-21 | Method of determining long-term strength of mine rocks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2339816C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530449C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) | Method of controlling laboratory press loading mode when testing rock sample |
RU2550314C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-05-10 | Варель Ероп С.А.С. | Testing of rigidity based on acoustic emission for pdc, pcbn or other hard or superhard materials |
CN106979888A (en) * | 2017-03-21 | 2017-07-25 | 华北理工大学 | Study the test apparatus and test method of ore pillar digging process obturation carrying mechanism |
CN109387433A (en) * | 2018-10-15 | 2019-02-26 | 西安建筑科技大学 | The method for determining Rock Under Uniaxial Compression long-term strength based on secondary creep rates inverse |
CN113686646A (en) * | 2021-08-05 | 2021-11-23 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Method for determining long-term strength of rock |
CN113866278A (en) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 江西理工大学 | Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission seismic source energy characteristics |
-
2007
- 2007-02-21 RU RU2007106435/03A patent/RU2339816C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550314C2 (en) * | 2010-04-06 | 2015-05-10 | Варель Ероп С.А.С. | Testing of rigidity based on acoustic emission for pdc, pcbn or other hard or superhard materials |
RU2530449C1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук (ИФЗ РАН) | Method of controlling laboratory press loading mode when testing rock sample |
CN106979888A (en) * | 2017-03-21 | 2017-07-25 | 华北理工大学 | Study the test apparatus and test method of ore pillar digging process obturation carrying mechanism |
CN109387433A (en) * | 2018-10-15 | 2019-02-26 | 西安建筑科技大学 | The method for determining Rock Under Uniaxial Compression long-term strength based on secondary creep rates inverse |
CN109387433B (en) * | 2018-10-15 | 2020-09-29 | 西安建筑科技大学 | Method for determining uniaxial long-term strength of rock based on inverse steady-state creep rate |
CN113686646A (en) * | 2021-08-05 | 2021-11-23 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Method for determining long-term strength of rock |
CN113686646B (en) * | 2021-08-05 | 2022-07-12 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Method for determining long-term strength of rock |
CN113866278A (en) * | 2021-09-26 | 2021-12-31 | 江西理工大学 | Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission seismic source energy characteristics |
CN113866278B (en) * | 2021-09-26 | 2023-12-29 | 江西理工大学 | Rock long-term strength determination method based on dominant acoustic emission source energy characteristics |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2339816C1 (en) | Method of determining long-term strength of mine rocks | |
US10989639B1 (en) | Experimental test method for subcritical propagation rate of rock fractures based on triaxial stress—strain curve | |
Diederichs et al. | Measurement of spalling parameters from laboratory testing | |
Diederichs et al. | Practical rock spall prediction in tunnels | |
Xu et al. | Creep properties and permeability evolution in triaxial rheological tests of hard rock in dam foundation | |
CN108489808A (en) | Method for testing uniaxial tension stress-strain relationship of concrete by acoustic emission | |
CN103760024B (en) | The objective method determining that rock opens resistance to spalling of number is clashed into based on accumulative acoustic emission | |
CN103852377B (en) | Clash into number identification Rock Under Uniaxial Compression based on accumulative sound emission and compress the method opening resistance to spalling | |
CN107328643B (en) | Under dead load in coal petrography assembly test specimen coal dynamic characteristic test method | |
US11598704B2 (en) | Device and method for the determination of rock fracture toughness of a reservoir and the effect of confinement on the fracture toughness | |
RU2350922C1 (en) | Method for determination of poisson coefficient of mine rocks | |
Závacký et al. | Strains of rock during uniaxial compression test | |
RU2707624C1 (en) | Method for determining characteristics of soil swelling | |
Cieślik | Onset of crack initiation in uniaxial and triaxial compression tests of dolomite samples | |
RU2477459C1 (en) | Method to test and determine extent of robustness of building structures | |
RU2485314C1 (en) | Method to determine variation of stressed condition of rock massif | |
Dakanali et al. | Pull-out of threaded reinforcing bars from marble blocks | |
Masoumi et al. | A modification to radial strain calculation in rock testing | |
Wicaksana et al. | Strain rate effect on the crack initiation stress level under uniaxial compression | |
Filimonov et al. | Effect of Confining Stress on Acoustic Emission in Ductile Rock. | |
RU2510440C2 (en) | Device for complex determination of physical and mechanical properties of soils under field conditions | |
RU2252297C1 (en) | Method and device for performing soil test by static load application | |
RU2789252C1 (en) | Method for determining horizontal stresses in a rock mass | |
RU2725162C1 (en) | Method of determining parameters of crack resistance of concrete in an article | |
RU2543709C2 (en) | Method for determining strain-and-stress state of material with brittle skeletal frame |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150222 |