Способ определения долговечности образца горной породы Советский патент 1989 года по МПК E21C39/00 

4; ел

Изобретение ютносится к горному делу. Цель - повьшение точности определения долговечности образца горрой породы. Образец горной породы циклически нагружают осевым и боковым дав-г лениями заданных значений. Измеряют циклические деформации образца. Осевое движение изменяют в диапазоне от его заданного значения до величины бокового давления. Измеря.ют приращение относительных объемных деформаций образца в соседних циклах. Определяют значение гистерезиса относительно объемных деформаций сжатия. По полученным значениям определяют долго- вечность образца. Кол-во циклов на- гружения зависит от значений осевого и бокового давлений, прочностных параметров исследуемой породы и необходимой точности определения долго- с вечности. 1 ил., 1 табл.

Is:)

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения долговечности горных пород под действием заданного поля напряжений.

Цепь изобретения - повьшение точности определения.

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

Способ осуществляют следующим об-, разом.

Исследуемый образец нагружают до заданных величин осевого и бокового давлений, определяемых, например, значениями главных напряжений вокруг горной выработки. Величину осевого давления циклически изменяют в диапазоне от величины его заданного значения до величины бокового давления. Боков.ое давление при этом поддерживают постоянным. В процессе нагруже- ния и разгрузки измеряют объемную деформацию образца и определяют приращение относительных объемных деформа ций образца в соседних циклах иа- .гружения

(1)

-Ц-.

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

Количество циклов нагружения зави сит от значений осевого и бокового давления, прочностных параметров исследуемой породы инеобходимой точ- ности определения 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 значения предела прочности породы и определяют величину гистерезиса относительных объемных деформаций сжатия. Долговечность горной породы определяют по формуле

t K-S/e/ ,(2)

где t - долговечность образца горной

породы;

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

сжатия;

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

Пример. Требовалось опредет лить долговечность образца песчаника, испытывающего действие горного- давления (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 напряжений (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 опять повысили до заданного значения (100 Mlla). Цикл нагрузки- разгрузки повторили 3 раза. Боковое давление при этом поддерживали по- - стоянным и равным заданному (30 Mlla). После этого осевое давление повысили до предела прочности песчаника и процесс деформирования образца перевели на нисходящую (запредельную) ветвь. Переход песчаника в запредельный участок деформирования контролировали до падению осевого давления и росту поперечных деформаций образца.

Объемную деформацию образца определяли как алгебраическую сумму относительных линейных деформаций. После завершения эксперимента по графику зависимости отрицательных объемных деформаций (деформаций объемного сжатия) от осевого давления (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).

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

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 позволяет повысить точность определения долго- вечности за счет учета накопления повреждений в породе в условиях всестороннего сжатия, определяющих при- ращение относительной объемной деформации образца при циклическом нагру- жении.

Ф

ормула изобретения Способ определения долговечности образца горной породы, включающий

100

30

235

1 озуплотн9нив

5

циклическое нагружение образца . осевым и боковым давлениями заданных значений, измерений циклических деформаций образца и доведение образца до разрушения, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния 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 объемных деформаций сжатия и по полученным значениям определяют долговечность породы.

(0.04 ± 0.00$) 10ежаанм