Способ испытания образцов горных пород Советский патент 1990 года по МПК E21C39/00 

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам испытания образцов горных пород в условиях, моделирующих напряженно-деформированное состояние массива

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счат моделиронания напряженно-деформированного состояния объемов массива вблизи обнажения криволинейной формы

На фиг„1 показана кинематика деформирования объема горного массива вблизи прямолинейного протяженного обнажения; на фиг„2 - то же, вблизи выпуклого/обнажения; на фиг.3 - то

же, вблизи вогнутого обнажения; на фиг.4 - график зависимости Ј, f (6 ) испытаний кубических образцов при соблюдении кинематических условий деформирования вблизи прямолинейного (кривая 1), выпуклого (кривая 2) и вогнутого (кривая 3) обозначений при &3 const

Осуществление способа испытания образцов горной породы иллюстрируется следующим примером.

Образец кубической формы из пес- чано-цементной смеси с длиной ребра 5 см размещают между плитами нагружающего устройства установки трехосносдел

00

й}/&г - Јд /Ј2. Поэтому можно записать, что Јэ/Ј2 й3/Дг R/m 5 для конкретных условий данного массива гор- no оси, совпадающей с направлением по-с иых пород при величине радиуса кри- п « п .. „

го сжатия. Затем производят предварительное обжатие образца по схеме 6 6г Ь ° После этого напряжение

перек горизонтальной выработки, поддерживают постоянным и одновременно нагружают образец по вертикальной оси. Заданный режим деформаций Јг определяют из соотношения

Јэ/Ј2 - R/tn,

где Ј2 относительная деформация образца по горизонтальной оси, совпадающей с направлением вдоль горизонтальной выработки;

Ј3 относительная деформация по второй горизонтальной оси (поперек выработки);

R - расстояние от центра кривизны обнажения горного массива до исследуемого в нем объема;

m - длина ребра исследуемого

кубического объема горного массива,, Режим деформации поддерживают с

визны массива R 10 м и длине ребра исследуемого кубического образца горной породы в массиве m 2.м, При нагружении образца по вертиJQ калькой оси испытания доводят до

запредельной области деформирования„ На все время испытания образца система автоматического регулирования установки трехосного сжатия позволя15 ет поддерживать постоянным соотношением деформаций 4Э/Л2 R/m consto

Испытания образцов горных пород кубической формы позволяют модели20 ровать напряженно-деформированное

состояние-объемов горных пород вблизи обнажений выпуклой и вогнутой форм Исследование образцов горных род кубической формы, особенно при

25 больших радиусах кривизны горного массива, дает достаточную точность и достоверность результатов испытаний

Результаты испытаний искусственРезультаты испытаний искусствен

помощью системы автоматаческого регу- 3Q обра3цОВ из песчано-цементной

лирования процесса деформирования установки трехосного сжатия.

Величину соотношения Јэ/Ј R/m, например, равную 5 задают исходя из конкретных условий данного массива горных пород, а именно из известных величин радиуса кривизны массива R 10 м и длины ребра исследуемого кубического образца горной породы в массиве m 2 м0

смеси приведены на фиг.4. Первый о разец (кривая 1) испытан при R/m- - со , т„е0 при соблюдении кинемат ческих условий деформирования масс

Ј ва с прямолинейным обнажением. Вто рой образец (кривая 2) и третий (кривая 3) испытаны соответствен при соблюдении кинематических усло вий деформирования выпуклого и вог

4Q того обнажений, когда Ј3/ 2 R/m 5 (R 10мига 2м)„ Как видн

4Q того обнажений, когда Ј3/ 2 R/m 5 (R 10мига 2м)„ Как видно

Постоянно контролируют деформации

ЈЭ образца В определенный момент вре- из графика массив с выпуклым об мени относительная деформация образца Ј3 достигает величины 0,001, что соответствует абсолютной деформации

uj 0,05 мм при длине ребра

нажением является наименее прочныма Основным преимуществом предлагае- 45 мого способа испытаний образцов горных пород является возможность модекубического образца 5 см0 В этот мо-лирования напряженно-деформированномент времени система автоматическогого состояния массивов с криволинейнырегулирования процесса деформирований обнажениями выпуклой и вогнутой доводит напряжение по другой горизон- формы и объемов цеЛика, расположен- тальной оси, совпадающей с направле-„ эксцентрично его оси0 Способ познием вдоль горизонтальной выработки, до такой величины, при которой деформация образца Ј2 по этой оси равна i

0,0002, что соответствует абсолютной деформации й 0,01

Таким образом выдерживают заданный режим деформаций, определяемый формулой Ј$/Ј« R/m 5, причем

воля ет оценивать устойчивость массивов пород с различными формами боковых обнажений.

Паспорт прочности, построенный по результатам испытаний образцов предлагаемым способом, более точно отвечает паспорту прочности горного массива.

п « п .. „

визны массива R 10 м и длине ребра исследуемого кубического образца горной породы в массиве m 2.м, При нагружении образца по вертикалькой оси испытания доводят до

запредельной области деформирования„ На все время испытания образца система автоматического регулирования установки трехосного сжатия позволя5 ет поддерживать постоянным соотношением деформаций 4Э/Л2 R/m consto

Испытания образцов горных пород кубической формы позволяют модели0 ровать напряженно-деформированное

состояние-объемов горных пород вблизи обнажений выпуклой и вогнутой форм Исследование образцов горных род кубической формы, особенно при

5 больших радиусах кривизны горного массива, дает достаточную точность и достоверность результатов испытаний

Результаты испытаний искусствен обра3цОВ из песчано-цементной

смеси приведены на фиг.4. Первый образец (кривая 1) испытан при R/m- - со , т„е0 при соблюдении кинематических условий деформирования массива с прямолинейным обнажением. Второй образец (кривая 2) и третий (кривая 3) испытаны соответственно при соблюдении кинематических условий деформирования выпуклого и вогнутого обнажений, когда Ј3/ 2 R/m 5 (R 10мига 2м)„ Как видно

из графика массив с выпуклым об

воля ет оценивать устойчивость массивов пород с различными формами боковых обнажений.

Паспорт прочности, построенный по результатам испытаний образцов предлагаемым способом, более точно отвечает паспорту прочности горного массива.

Формула из

5 обр

15

е т е н и я

Способ испытания образцов горных пород, кубической формы при трехосном сжатии, включающий предварительное обжатие образца с последующим на- гружением по вертикальной оси при обеспечении в процессе испытания заданного режима деформации Ј2 по одной горизонтальной оси, совпадающей с направлением вдоль горизонтальной выработки исследуемого массива, и постоянного напряжения 63 по другой горизонтальной оси, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования напряженно-де1559149

формированного состояния объемов массива вблизи обнажения криволинейной формы, обеспечивают режим деформации Ј2 исходя из соотношения

В3/Ег R/ro,

где

Ј30

R га относительная деформация образца по второй горизонтальной оси;

расстояние от центра кри- визны обнажения массива до исследуемого в нем объема;

длина ребра исследуемого кубического объема горного массивао

Изобретение относится к горному делу, в частности к методам испытаний образцов горных пород в условиях, моделирующих напряженно-деформированное состояние массива. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет моделирования напряженно-деформированного состояния объемов массива вблизи обнажения криволинейной формы. Образец горной породы кубической формы размещают между плитами нагружающего устройства установки трехосного сжатия. Затем производят предварительное обжатие образца по схеме σ₁*98с₂*98с₃. После этого напряжение σ₃ по оси, совпадающей с направлением поперек горизонтальной выработки, поддерживают постоянным и одновременно нагружают образец по вертикальной оси. При этом режим деформации ε₂ по оси, совпадающей с направлением вдоль горизонтальной выработки выдерживают с помощью системы автоматического регулирования процесса деформирования, исходя из соотношения ε₃/ε₂=R/M, где ε₃ - относительная деформация образца по второй горизонтальной оси, R - расстояние от центра кривизны обнажения горного массива до исследуемого в нем объема

M - длина ребра исследуемого кубического объема горного массива. 4 ил.

Фиг.1

Фиг. 2

lt О

фиг.З

&,.МЛа

Фи&%

Составитель В.Тальвойш Редактор 0„Головач Техред Л.Сердюкова

Заказ 828

Тираж 389

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

6Z70

Корректор В.Кабаций

Подписное