Способ испытаний пластичных горных пород на ползучесть и длительную прочность Советский патент 1987 года по МПК G01N3/08 

11

Изобретение относится к методам определения физико-механических свойств горных пород, а именно к методам лабораторного определения показателей ползучести и длительной прочности.

Целью изобретения является упрощение длительных испытаний пород при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки.

На фиг,1, 2 и 3 представлена последовательность операций по предложенному способу испытаний.

Вначале испытьгаают образцы породы с разным отношением на одноосное сжатие и по результатам испытаний определяют-.зависимость прочности породы от отношения (фиг.1).

Затем испытывают стандартные образцы той же породы (с отношением - 2,0) в стабилометре при объемном сжатии, и по результатам испытаний определяют паспорт прочности - зависимость прочности породы 6 от величины бокового давления5 (фиг.2).

После этого к образцам породы с разным отношением прикладывают длительную нагрузку одноосного сжатия. При (3 2 условное боковое давление равно нулю. При bo/dj, 2 условное боковое давление определяют по результатам описанных испытаний следующим образом. Допустим, требуется определить величину условного бокового давления для образца породы с отношением hj,/dj, 1,0. По графику

бсhg/dg определяют прочность поро

ды на сжатие при таком отношении о (точка га на фиг.1). Откладывают значение m на оси 6 (точка п на фиг.2) и для этого значения осевого разрушающего усилия находят соответствующее боковое давление, равное

40

В табл. 2 приведены разрушающие осевые и боковые нагрузки на образ при испытании в стабилометре; осевы нагрузки выбирались по паспорту пр ности равными показателям прочности из табл. 1 (боковые давления, соответствующие выбранным осевым давлениям, определялись по паспорту проч ности) .

После этого образцы пород с разным (0,2-3,0) отношением высоты образцов к их диаметру были испытаны на ползучесть и длительную прочнос при времени действия нагрузки около

-,.„,.-при сремспп деии 1 иим ticii рузли илил

k (для высоких образцов). Таким об- « Результаты испытаний предразом, испытание отношением ,

низких образцов с ij, - 1,0 при одноосном сжатии аналогично испытанию высоких образцов при объемном напряженном состояний и боковом давлении, равном 50 k. Величину k принимают за условное . боковое давление при длительном испытании

ставлены в табл. 3.

Таблица

низких образцов.

Аналогичным образом судят о величине условного бокового давления и для других отношений hp/d (фиг.З), Для каждого типа породы эта зависимость различна.

П р и м е р.- По способу были проведены испытания образцов каменной соли. Диаметр d образцов 36 мм, высота hj, изменялась от 0,2 dg до 3,0 dg. Прочность породы на одноосное сжатие 285 кгс/см.

Вначале испытывали образцы пород на прочность с разным отношением (см. табл. 1).

ho/do

Таблица 1

Прочность на сжатие, кгс/см

590 560 500 380 315 285 280

Затем определяют паспорт прочности породы - зависимость прочности от бокового давления при 2,0 (см. табл. 2)..

о о Таблица2

.Боковое дав- .JQ : ление ((j ,

КГС/СМ

о 15 53 133 175 203

В табл. 2 приведены разрушающие осевые и боковые нагрузки на образец при испытании в стабилометре; осевые нагрузки выбирались по паспорту прочности равными показателям прочности из табл. 1 (боковые давления, соответствующие выбранным осевым давлениям, определялись по паспорту прочности) .

После этого образцы пород с разным (0,2-3,0) отношением высоты образцов к их диаметру были испытаны на ползучесть и длительную прочность при времени действия нагрузки около .

при сремспп деии 1 иим ticii рузли илил

Результаты испытаний представлены в табл. 3.

ТаблицаЗ

228 228

11,4 32,0

0,937 0,602

1283596-4

абл.3 в табл. 4 представлены результаты

испытаний на объемную ползучесть высоких образцов (ho/dg 2,0 - 3,0). Скорость ползучести, как и в табл. 3,

0,194 5 определялась в интервале времени 800-1600 ч.

ТаблицаА

Как видно из табл. 3 и 4, объемную ползучесть высоких образцов в стаби- лометрак (табл. 4) можно заменить одноосной ползучестью образцов с разным отношением высоты образца к диаметру (табл. 3). Расхождение (кроме , 0,2) по известному и предложенному методам испытаний не превьшает 16%.

Сопоставление данных по длительной объемной прочности показало большее расхождение; так, образец 1 (табл. 3) разрушился через 1550 ч, а образец 8 - через 1300 ч. По данным всех испытаний, погрешность определения длительной объемной прочности составляет 15-20%.j

Для определения верхнего и нижнего предела отношения hg/do, при котором необходимо проводить испытания по предложенному способу, были проведены испытания образцов пород с отношением ho/do, равным 0,2-3,0.

Результаты испытаний показали (табл. 4), что увеличение отношения hjj/djj вьш1е 2,0 не имеет смысла, так как скорость ползучести (образцы 6 и 7) образцов при 2,0 и hg/dp 3,0 практически одинакова. Таким образом, верхний предел отношения hp/dp по предложенному способу равен 2,0 (при этом отношен ии боковое условное давление принимается равным нулю).

Нижний предел отношения ho/d равен 0,3. При меньшем отношении (табл. 2 и 3) погрешности в определении скорости ползучести составляют более 50%.

Формула изобретения

1. Способ испытаний пластичных горных пород на ползучесть и длительную прочность, включающий приложение к образцам пород длительно действующих нагрузок, изменение деформаций образцов и времени до их разрушения, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения длительных испытаний цри объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки, нагружают на одноосное сжатие образцы одной и той :ке породы с разным отношением высоты образцов к их диаметру () и определяют зависимость прочности породы от отношения , нагружают в ста- билометре на объемное сжатие образцы той же породы с hj,/do 2 и определяют зависимость прочности породы от величины бокового давления, длительно действующую осевую нагрузку прикладывают к образцам с разным отношением , а о величине условного бокового давления судят по зависимости прочности породы от Величины бокового

давления при объемном сжатии и зависимости прочности породы от отношения hg/dp, полученной при одноосном сжатии.

2. Способ по. П.1, отличающийся тем, что отношение высоты пород образцов к их диаметру (ho/dg) выбирают в пределах 0,3-2,0.

а

фаг.1

2 2.ff

фиа.З

Редактор М.Келемеш

Составитель И.Фомичева

Техред Л.СердюковаКорректор Л.Пилипенко

Заказ 7429/39Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к методам определения физико-механических свойств горных пород (П) и позволяет упростить длительные испытания при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки. Вначале испытывают образцы одной и той же П с разным отношением высоты hjj образца к его диаметру djj на одноосное сжатие. По результатам испытаний определяют графическую зависимость прочности П от отношения h«/d. Затем испытывают стандартные образцы той же П в стабило- метре на объемное сжатие. По результатам испытаний определяют паспорт прочности - зависимость прочности П от величины бокового давления. После этого к образцам П с разным отноше- , прикладывают длительную нагрузку одноосного сжатия. При испытаниях отношение высоты образцов П к их диаметру выбирают в пределах 0,3-2,0. Величину условного бокового давления для образцов П с разным отношением определяют по данным кратковременных испытаний при объемном и одноосном сжатии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл. $ (Л