Способ испытаний горных пород Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при излучении свойств скальных оснований, например, гидротехнических сооружений.

Цель изобретение - повышение достоверности испытаний, расширение области применения и информативности способа.

На фиг.1 и 2 приведены схемы, поясняющие осуществление предлагаемого способа.

На схемах даны следующие условные обозначения: 1 - осевая скважина, 2 - анкерный тяж, 3 - замок анкера, 4 - выравнивающий слой из цементного раствора, 5 - штамп, 6 - оголовок анкера, 7 - кольцевая щель после обуривания цилиндрического целика, 8 - обуривающая коронка, 9 - цилиндрический целик. 10 - месдоза (гидравлическое силовое устройство)

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемом массиве сначала бурят центральную скважину 1 на глубину, превышающую высоту испытываемого целика. Устанавливают в скважину анкерный тяж 2 меньшего, чем скважина, диаметра. После этого путем нагнетания в скважину 1 цементного раствора выполняют ниже подошвы целика замок 3, а на поверхности породы укладывают на тонком выравнивающем слое 4 из цементного раствора металлическую плиту - штамп 5 с диаметром равным диаметру целика, устанавливают месдозу 10.

Оголовок 6 анкера фиксируют гайкой либо клиновой втулкой, обеспечив небольшой предварительный натяг анкерного тяжа. На анкере устанавливают устройство для измерения деформаций (например, тен- зодатчики, не показаны) или силоизмери- тельное устройство (типа ПСАС), после чего с помощью специальной коронки 8 бурят

1

CJ 00 Ю

СО

кольцевую щель 7. При этом за счет обжатия породы анкерным тяжем и штампом 5 не происходит нарушения образующегося цилиндрического целика 9. В процессе обури- вания с помощью тензодатчиков измеряют осевые деформации или с помощью силоиз- мерительного устройства - возникающие усилия за счет разгрузки, по которым рассчитывают существовавшие в массиве начальные (естественные) напряжения, действующие вдоль оси скважины (на глубину обуривания целика).

По окончании обуривания в кольцевую щель закладывают тонкостенную оболочку,

Последовательность определения геомеханических характеристик может быть следующая.

1.В процессе (или после обуривания) по приращению усилия, действующего на анкер (и определяемого либо по добавочному давлению в гидромесдозе А Р Р2-Р1 . либо по деформациям, измеряемым тензодатчи- ками анкерного тяжа с известным модулем упругости, либо непосредственно силоиз- мерительным устройством, совмещенным с анкерным тяжем, и по площади сечения F анкерного тяжа определяют напряжения az , действующие в породе вдоль оси целика DZ -р- .

2,С помощью гидравлического устройства 10 прикладывают нормальные напряжения (До) в несколько циклов нагружения-разгрузки и, измеряя осадку штампа (AI)- сжатие целика длиной (I), например, индикатором часового типа, определяют величину модуля деформации и упругости.

с Да I

Действие замка анкера при его недостаточном заглублении учитывается соответствующими зависимостями.

3. Установив пакер (тампон) в верхней части центральной скважины и нагнетая воду в зазор, по изменению расхода воды определяют коэффициент фильтрации Кф при различных нормальных напряжениях Дет. 1-3 - неразрушающие этапы.

4. Создавая с помощью оболочки различные боковые нагрузки и нагружая нормальной нагрузкой, получают параметры объемной прочности.

5. Можно доводить нагрузки до разрушения при сжатии или при отрыве целика. Достоинство предлагаемого способа по сравнению с прототипом состоит в том, что за счет обеспечения сохранности цилиндрического целика при его обуривании, получают более достоверные геомеханические характеристики горной породы, лежащей в основании сооружения, отпадают случаи повторного обуривания целиков, появляется возможность испытаний сильно трещиноватых пород. Кроме того, способ позволяет расширить объем получаемой информации, т.е. получить значение величины естественных напряжений, действующих

вдоль оси целика, без проведения самостоятельных работ.

Формула изобретения Способ испытаний горных пород, включающий выбуривание в массиве горных пород цилиндрического целика с центральной скважиной, установку кольцевого штампа с центральным отверстием, установку анкера в центральной скважине, приложение нагрузок к целику через штамп, измерение

напряженно-деформационного состояния целика и расчет по полученным данным геомеханических характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности испытаний, расширения области применения и информативности способа, образование центральной скважины с установкой анкера и штампа осуществляют до выбуривания целика, причем диаметр штампа выбирают равным диаметру целика,

анкер закрепляют ниже подошвы целика, соединяют его со штампом с предварительным натяжением и одновременно - с приборами для измерения в нем напряжений или деформаций, а в процессе выбуривания целика определяют его напряжения или деформации с помощью анкера, по которым определяют начальное напряженное состояние массива, после чего испытывают целик приложением нагрузок через штамп.

Рм.1

8

Щи2.2

Использование: определение напряженно-деформированного состояния, деформационных характеристик горных пород в условиях естественного залегания до начала строительства. Сущность изобретения: на исследуемой площадке выполняют центральную скважину, устанавливают в нее анкер, замок которого выполняют ниже подошвы будущего целика. По оси анкера устанавливают штамп с центральным отверстием и соединяют его с анкером при предварительном натяжении последнего. При этом натяжение или деформацию анкера i контролируют измерительными приборами. После этого выбуривают цилиндрический целик, а в процессе выбуривания по напряжению или деформации анкера определяют напряженно-деформированное состояние породы в целике. 2 ил. (Л С