SU834347A1

SU834347A1 - Method of determining breaking viscosity of rock

Info

Publication number: SU834347A1
Application number: SU792802661A
Authority: SU
Inventors: Виктор Иванович Мамаев; Жамель Акботаевич Ибраев
Priority date: 1979-07-24
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1981-05-30

Description

1one

Изобретение относитс к области определени прочностных свойств горных пород и может быть использовано при лабораторных испытани х и в исследовательских работах.The invention relates to the field of determining the strength properties of rocks and can be used in laboratory tests and in research work.

Известны способы определени в зкости разрушени (модул сцеплени ) основанные на измерении плотности поверхностной энергии с последунлдим вычислением искомого модул 11.Methods are known for determining the fracture viscosity (adhesion modulus) based on the measurement of the density of surface energy with the subsequent calculation of the desired modulus 11.

Известен также способ определени в зкости разрушени горных пород, включающий создание искусствен111ых трещин в испытываемых образцах, их разрушение при изгибе, регистрацию разрущающих нагрузок и расчетное определение предела прочности и в зкости разрушени tl,There is also known a method for determining the fracture toughness of rocks, including the creation of artificial cracks in the test specimens, their bending failure, registration of destructive loads and the calculated determination of the ultimate strength and fracture toughness tl,

Однако в этом способе выполнение в виде надреза не позвол ет воспроизводить природную форму вершины что снижает точность определени в зкости разрушени .Кроме того, необходимость вьшолнени р да последовательных приближений величины в зкости разрушени увеличивает трудоемкость способа.However, in this method, making a notch does not allow reproducing the natural shape of the apex, which reduces the accuracy of determining the fracture toughness. Furthermore, the need to perform a number of successive approximations of the fracture toughness value increases the complexity of the method.

Цель изобретени - повьщ|ение точности и снижение трудоемкости определени в зкости разрушени .The purpose of the invention is to increase the accuracy and reduce the complexity of determining the fracture toughness.

Указанна цель достигаетс тем, что определ ют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного материала, затем в образцах из такого же материала создают трещины путем взрывани заглубленного сосредоточенного микрозар да и по величине предела прочности и в зкости разрушени прозрачного материа .ла наход т величину переходного параметра, а в зкость разрушени горных пород определ ют, не создава горной породы трещин, по форму з сЬ „ . леThis goal is achieved by determining the flexural strength of an isotropic transparent material, then cracks are created in specimens of the same material by blasting a deep concen- trated micro-flash and, in terms of the ultimate strength and fracture toughness of the transparent material, find the value of the transient parameter, and the fracture toughness of the rocks is determined, without creating rock cracks, by the shape of the rock. le

))

2пTfi2pTfi

inin

„ - .. т Ь„- .. t b

К„ предел прочности горнойK „ultimate strength of the mountain

гдеWhere

породы на разрушение при изгибе; с - рассто ние от центра трещины до нейтральной плоскости изгиба; m - переходный параметр; h - высота образца. Способ осуществл етс следующим образом. Путем испытани на изгиб образцов из прозрачного материала, например плексигласа, цельных и со взрывными трещинами, определ ют пр дел прочности на изгиб цельных обр цбв, затем в образцах из этого же материала создают трещины действие микровзрыва головки из азида свинц в канале, просверленном в средней части образца в виде балки в облас раст гивающих напр жений изгибао . После этого измер ют длину взрыв ных трещин и производ т испытание ца на изгиб. По. величине разрушающего изгибающего момента и дли не взрывных трещин наход т в зкост разрушени прозрачного материала с помощью формулы м -12Jk р()Т2е где Мл - разрушающий изгибающий момент , КГС.СМ5 Э - момент инерции сечени об разца, см ; 1 - полудлина трещины, см; с - рассто ние центра трещины нейтральной плоскости изги ба, CMj - в зкость разрушени при и гибе кгс/см , а затем по известным значени м в з кости разрушени и предела прочнос ти на изгиб прозрачного материала по формуле , (Li.3cb.c, 46 С где 6« предел прочности на изгиб КГС/СМ j h - высота балки, см наход т переходной параметр и, не bend breaking rocks; c is the distance from the crack center to the neutral plane of the bend; m is a transition parameter; h is the height of the sample. The method is carried out as follows. By testing the bending of specimens from a transparent material, such as Plexiglas, whole and with explosive cracks, the bending strengths of the whole specimens are determined, then the microexplosion of the lead azide head in a channel drilled in the middle parts of the sample in the form of a beam in the range of tensile bending stresses. After that, the length of explosive cracks is measured and a bend test is performed. By. the magnitude of the destructive bending moment and the length of non-explosive cracks are found in the viscosity of the destruction of the transparent material using the formula m -12Jk p () T2e where Ml is the destructive bending moment, KGS.SM5 E is the moment of inertia of the section of the specimen, cm; 1 - half-length cracks, cm; c is the distance of the center of the crack of the neutral plane of the curvature, CMj is the fracture viscosity at and the death of kgf / cm and then by the known values of the crescent of the fracture and the flexural strength of the transparent material according to the formula, (Li.3cb.c , 46 C where 6 "the flexural strength KGS / CM jh is the height of the beam, see the transition parameter and, not

дава , в образцах горной породы трепщн , определ ют предел прочности на изгиб, после чего, использу значени предела прочности на изгиб и переходного параметра, по формулеgiving, in rock specimens of rocks, bending strength is determined, then, using the values of bending strength and transient parameter, using the formula

mm

щей обработки и подготовки испытываемых образцов, что в значительной степени упрощает испытани . Использование при установлении переходного параметра дефектт в виде визуально наблюдаемых тр 1 щнповышает точность определенпл ь чкгц-ти 1ч,1чгprocessing and preparation of test specimens, which greatly simplifies testing. Use when establishing the transition parameter of the defect in the form of visually observed tr 1 increases the accuracy of the determined value of 1 h, 1 h

ШеНИЯ горных порч;. 47 , 4 определ ют в зкость разрушени горной породы. При достаточно малых размерах внутренних концентраторов напр жеНИИ твердые тела не снижают свою прочность и ведут, себ так, как будто они изготовлены из бездефектного материала. Обычно такие концентраторы напр жений рассматриваютс в виде внутренних дискообразных трещин, наличие которых не вызывает уменьшени разрушающих нагрузок. Существующие формулы (например, Котрелла, Сака) дл оценки максимального размера стабильной Сперераспростран ющейс у микротрещины могут быть приведены к виду: где m - параметр, независ щий от свойств материала. Таким-образом, испытание на изгиб бездефектных образцов из различных материалов предполагает наличие в них микротрещин, расположенных на соответственно равных рассто ни х от нейтральной плоскости изгиба и не оказывающих вли ни на величину разрушающих нагрузок. Кроме того, установление значени параметра m дл одного материала позвол ет осуществить переход на другой материал . Предлагаемый метод определени в зкости разрушени не требует создани в испытываемом образце какихлибо надрезов и трещин. Что касаетс определени переходного параметра т, нуждающегос в создании искусственных трещин, то он определ етс единожды и при определении в зкости разрушени горных пород используетс как посто нна величина. Применение предлагаемого метода устран ет необходимость соответствуюФормула изобретени Способ определени в зкости разрушени горных пород, включающий создание искусственных трещин в испытываемых образцах, их нагружение при изгибе, регистрацию разрушающих нагрузок и расчетное определение предела прочности и в зкости разрушени , от л и ч а ющ и и с тем,- что, с целью повышени точности и снижени трудоемкости , определ ют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного материала, затем в образцах из этого же материала создают трещины путем взрывани заглубленного сосредоточенного микрозар да и по величинам предела прочности и в зкости разрушени прозрачного мате - риала наход т величину переходного параметра, а в зкость разрушени горных пород определ ют, не создаSCALE OF MOUNTAIN PORTS ;. 47, 4 determine the fracture toughness of the rock. With a sufficiently small size of the internal concentrators of the pressure, solid bodies do not reduce their strength and behave as if they were made of a defect-free material. Typically, such stress concentrators are considered in the form of internal disk-shaped cracks, the presence of which does not cause a reduction in destructive loads. The existing formulas (for example, Kotrell, Saka) for estimating the maximum size of a stable Microspray that propagates at a microcrack can be given to the form: where m is a parameter independent of the material properties. Thus, the bend test of defect-free specimens of various materials implies the presence of microcracks in them, located at respectively equal distances from the neutral bend plane and not affecting the magnitude of destructive loads. In addition, setting the value of the parameter m for one material allows the transition to another material. The proposed method for determining the fracture viscosity does not require making any cuts or cracks in the test specimen. As regards the determination of the transient parameter, t, which needs to be created by artificial cracks, it is determined once and, when determining the fracture toughness of rocks, is used as a constant value. Application of the proposed method eliminates the need for an appropriate invention. Method of determining the fracture toughness of rocks, including the creation of artificial cracks in test specimens, their loading during bending, registration of destructive loads and the calculated determination of the ultimate strength and fracture toughness, so that, in order to increase accuracy and reduce labor intensity, the bending strength of an isotropic transparent material is determined, then in samples of the same material, cracks by blasting deeper concentrated microzar and by the values of ultimate strength and toughness of destruction of transparent material find the value of the transient parameter, and the viscosity of the destruction of rocks is determined without

ва в образцах горной по формулеva in mountain samples according to the formula

1one

--

mm

.т.t

где Kj, - предел прочности горной породы на разрушение при изгибе; where Kj, is the ultimate strength of the rock for flexural failure;

С - рассто ние от центра трещины до нейтральной плоскости изгиба; m - переходный параметр; h - высота образца.C is the distance from the crack center to the neutral plane of the bend; m is a transition parameter; h is the height of the sample.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1. Па1|асюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещ1 ами. Киев, Наукова думка, 1968.1. Pa1 | asyuk V.V. The limiting equilibrium of fragile bodies with cracks. Kiev, Naukova Dumka, 1968.

2 Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушени . М., Наука, 1974, с. 183-186.2 Cherepanov G.P. Fragile destruction mechanics. M., Science, 1974, p. 183-186.

Claims

Claim

A method for determining the fracture toughness of rocks, including the creation of artificial cracks in the test specimens, their loading under bending, registration of destructive loads and the calculation of the ultimate tensile strength and fracture toughness, due to the fact that, with the aim of 10 to increase accuracy and reduce labor intensity, they determine the flexural strength of an isotropic transparent material, then create cracks 15 in samples of the same material by blasting a buried concentrated microcharge and by the values of and the strength and toughness transparent mate - 'rial are size parameter transition 20 and the fracture toughness of rock is determined not CPNS-hand in rock samples cracks. according to the formula ’where - the ultimate tensile strength of the rock in bending;

C is the distance from the center of the crack to the neutral plane of bending;

m is a transition parameter;

And - the height of the sample.