SU1451271A1 - Способ определени долговечности образца горной породы - Google Patents

Abstract

Изобретение ютноситс  к горному делу. Цель - повьшение точности определени  долговечности образца горрой породы. Образец горной породы циклически нагружают осевым и боковым дав-г лени ми заданных значений. Измер ют циклические деформации образца. Осевое движение измен ют в диапазоне от его заданного значени  до величины бокового давлени . Измер .ют приращение относительных объемных деформаций образца в соседних циклах. Определ ют значение гистерезиса относительно объемных деформаций сжати . По полученным значени м определ ют долго- вечность образца. Кол-во циклов на- гружени  зависит от значений осевого и бокового давлений, прочностных параметров исследуемой породы и необходимой точности определени  долго- с вечности. 1 ил., 1 табл.

Description

4; ел

Is:)

Изобретение относитс  к горному делу и предназначено дл  определени  долговечности горных пород под действием заданного пол  напр жений.

Цепь изобретени  - повьшение точности определени .

На чертеже показан график изменени  объемных относительных деформаций от действующих напр жений при цикли- ческом нагружении образца породы. На графике обозначены: сГ- приращение относительных объемных деформаций образца; S - площадь гистерезиса относительных объемных деформаций.

Способ осуществл ют следующим об-, разом.

Исследуемый образец нагружают до заданных величин осевого и бокового давлений, определ емых, например, значени ми главных напр жений вокруг горной выработки. Величину осевого давлени  циклически измен ют в диапазоне от величины его заданного значени  до величины бокового давлени . Боков.ое давление при этом поддерживают посто нным. В процессе нагруже- ни  и разгрузки измер ют объемную деформацию образца и определ ют приращение относительных объемных деформа ций образца в соседних циклах иа- .гружени 

(1)

-Ц-.

где лу - изменение объема образца; V - первоначальный объем образца

Количество циклов нагружени  зави сит от значений осевого и бокового давлени , прочностных параметров исследуемой породы инеобходимой точ- ности определени  долговечности. Как правило результаты измерений в первом цикле не учитывают, поскольку деформации образца в нем обусловлены закрытием пор.

После циклических испытаний повышают осевое давление до значени  предела прочности породы и определ ют величину гистерезиса относительных объемных деформаций сжати . Долговечность горной породы определ ют по формуле

t K-S/e/ ,(2)

где t - долговечность образца горной

породы;

К - эмпирический коэффициент, завис щий от типа породы; S - площадь гистерезиса относи- . тельных объемных деформаций

сжати ;

ff - среднее приращение ртноситель ных объемных деформаций в соседних циклах нагрузки-разгрузки .

Пример. Требовалось опредет лить долговечность образца песчаника, испытывающего действие горного- давлени  (например, в окрестности подземной горной выработки) со следующими компонентами: вертикальное давление 6, 100 Ш1а, боковое d- ъ 30 МПа.

Цилиндрический образец песчаника высотой 90 мм и диаметром 40 мм испытывали в стабилометре конструкции ВНИМИ. Образец плавно со скоростью 0,1 Mlla/c нагружали до заданных величин напр жений (осевое 100 МПа, боковое 30 МПа). Скорость осевой деформации при этом поддерживали в пределах 1,85-10 с. Затем с такой же скоростью осевое давление снизили до 30 МПа и оп ть повысили до заданного значени  (100 Mlla). Цикл нагрузки- разгрузки повторили 3 раза. Боковое давление при этом поддерживали по- - сто нным и равным заданному (30 Mlla). После этого осевое давление повысили до предела прочности песчаника и процесс деформировани  образца перевели на нисход щую (запредельную) ветвь. Переход песчаника в запредельный участок деформировани  контролировали до падению осевого давлени  и росту поперечных деформаций образца.

Объемную деформацию образца определ ли как алгебраическую сумму относительных линейных деформаций. После завершени  эксперимента по графику зависимости отрицательных объемных деформаций (деформаций объемного сжати ) от осевого давлени  (фиг.1 определили площадь гистерезиса этого графика. Все результаты измерений приведены в таблице.

Долвечность песчаника определили как величину обратно пропорциональную приращению относительной объемной деформации в соседних циклах нагрузки-разгрузки по формуле (2).

Дл  осадочных пород песчано-гли- нистого состава коэффициент К 2,4-10 сут/М11а. Тогда долговечность данного образца породы составл ет

t 2,4 ,16/0,04 70 сут. Сопоставление полученной долговечности породы в образце песчаника

с реальной долговечностью аналогичной породы на контуре реальной подземной выработки показало хорошее совпадение результатов.

Предлагаемый способ позвол ет повысить точность определени  долго- вечности за счет учета накоплени  повреждений в породе в услови х всестороннего сжати , определ ющих при- ращение относительной объемной деформации образца при циклическом нагру- жении.

Ф

ормула изобретени  Способ определени  долговечности образца горной породы, включающий

100

30

235

1 озуплотн9нив

5

циклическое нагружение образца . осевым и боковым давлени ми заданных значений, измерений циклических деформаций образца и доведение образца до разрушени , отличающийс  тем, что, с целью повьше- ни  точности определени , осевое давление измен ют в диапазоне от его заданного значени  до величины бокового давлени , измер ют приращение относительных объемных деформаций образца в соседних циклах, определ ют значение гистерезиса относительных объемных деформаций сжати  и по полученным значени м определ ют долговечность породы.

1.16

(0.04 ± 0.00$) 10ежаанм

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ определения долговечности образца горной породы, включающий циклическое нагружение образца · осевым и боковым давлениями заданных значений, измерений циклических де₅ формаций образца и доведение образца до разрушения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, осевое давление изменяют в диапазоне от его заданного значения до величины бокового давления, измеряют приращение относительных объемных деформаций образца в соседних циклах, определяют значение гистерезиса относительных 15 объемных деформаций сжатия и по полученным значениям определяют долговечность породы.

   Τ'

   Τ'

   Гип породы

   Заданные компо- Предель- Площадь Среднее прира- ненты давления, ное осе- гистере- щение относи- МПа вое дав- зиса гра- тельной объем- ление, фика в ной деформации Осевое Боковое МПа коорди- в соседних натах осевое давление - деформация объемного сжатия, МПа циклах

   Песчаник мелкозернистый

   Разуплотнение

   Сжатие