Способ испытания горных пород на срез Советский патент 1988 года по МПК G01N3/24 E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения количественных значений пределов прочности горных

пород при срезе, необходимых для инженерных расчетов процессов разрушения пород и оценки их устойчивости.

Цель изобретения - повышение точности

i результатов испытаний.

I На фиг. 1 изображено устройство для

j испытания образцов горных пород на срез;

; на фиг. 2 - то же, вид сбоку.

Устройство содержит подвижные опоры 1 2 и пуансон 3 призматической формы. Опоры 1 и 2 установлены на сферической пяте 4, служащей для самоцентрирования устройства. Между опорами 1, 2 и пятой 4 расположены роликовые подшипники 5, оси которых параллельны режущим кромкам опор I и 2. На торцах опор 1, 2 и пуансона 3 закреплены податливые прокладки 6, способствующие снижению концентраций напряжений в испытываемом образце 7, расположенном между опорами 1, 2 и пуансоном 3.

Способ испытания образцов горных пород на срез осуществляют следующим образом.

Испытываемый образец 7 горной породы с двумя плоскопараллельными сторонами размещают на опорах 1 и 2, зазор а между которыми устанавливают в зависимости от ширины пуансона 3 и задаваемых углов а среза. Для равенства углов среза пуансон размещают симметрично относительно срезающих кромок опор 1 и 2. Нагружают плоским пуансоном 3 образец 7 и подвергают его срезу по наклоненным под равными углами а к направлению прикладываемой нагрузки плоскостям с образованием срезаемой части образца в форме направленного от пуансона 3 к опорам 1 и 2 клина. Измеряют максимальное значение прикладываемой к образцу 7 нагрузки.

Углы а могут изменяться в пределах 15- 30°. При меньших значениях углов а разру- щение может происходить не по заданным плоскостям среза, а при значениях углов а больших 30° происходит раздавливание образца 7, близкое к разрушению при одноосном сжатии.

Поскольку срез осуществляется под углом а к нагрузке, прикладываемой к образцу 7, то возникающие в плоскостях срезов нормальные составляющие компенсируют растягивающие напряжения, возникающие в образце, повышая точность результатов испытаний.

Установка опор 1 и 2 на роликах 5 обеспечивает возможность свободного перемещения боковых частей образца 7 на опорах 1 и 2 в плоскости ортогональной направлению прикладываемой к образцу 7 нагрузки, что снижает силы трения между образованными плоскостями среза в образце 7, тем самым также повышая точность результатов испытаний.

После разрушения образца 7 измеряют площадь плоскостей срезов и рассчитывают предел прочности породы при срезе путем деления величины прикладываемой к образцу нагрузки на суммарную площадь плоскостей среза по формуле

2 Р4/и

2//i ° (Ь-а)Ч4/г2

где Р - прикладываемая к образцу разрушающая нагрузка;

I, h - ширина и высота образца соответ- 0ствено;

b - ширина пуансона; а - расстояние между опорами; а - угол между направлением нагрузки и плоскостью среза (угол среза). 5 Результаты испытаний могут быть представлены графически в координатах нормальных и касательных напряжений, т. е. в виде участка паспорта прочности, по которому можно оценить угол внутреннего трения.

0 Использование данного способа испытаний горных пород на срез позволяет осуществлять сдвиг по заданным плоскостям разрущения близким к теоретическим, что повышает точность результатов испытаний.

5Формула изобретения

Способ исп ытаний горных пород на срез, заключающийся в том, что призматический образец горной породы размещают на двух

.-. опорах, нагружают его плоским пуансоном, осуществляют срез средней части образца и рассчитывают прочность породы на срез, отличающийся тем, что, с целью повышения точности результатов испытаний, образец подвергают срезу по наклоненным под рав5 ными углами к направлению прикладываемой нагрузки плоскостям с образованием срезаемой части образца в форме направленного от пуансона к опорам клина и обеспечивают возможность свободного перемещения боковых частей образца в плоскости,

50 ортогональной направлению прикладываемой нагрузки.

Фиг. 2

Изобретение относится к горному делу. Цель изобретения - повышение точности результатов испытаний. Призматический образец горной породы размещают на двух подвижных опорах. Задают угол а среза. Выбирают ширину плоского пуансона и зазор «а между опорами. Нагружают пуансоном образец и подвергают его срезу по наклоненным под равными углами к направлению прикладываемой нагрузки плоскостям. Нормальные составляющие нагрузки Р в плоскостях срезов компенсируют растягивающие напряжения в образце. В результате нагружения срезают среднюю часть образца в форме направленного от пуансона к опорам клина. Боковые части образца свободно перемещают в плоскости, ортогональной направлению прикладываемой нагрузки Р. Это снижает силы трения между плоскостями среза в образце. Измеряют максимальное значение прикладываемой к образцу нагрузки Р и площадь плоскостей срезов. По их значениям рассчитывают предел прочности породы при сдвиге. Использование данного способа позволяет осуществить сдвиг по заданным плоскостям разрушения, близким к теоретическим. 2 ил. Р S (Л 4 О 4 СА:)