Способ определения прочностных и деформационных характеристик пород и материалов Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано, например, для определения сдвиговых характеристик горных пород, а также характеоистик прочности и деформируемости на сжатие и растяжение в предельном и запредельном состояниях.

Известны способы испытания грунта, включающие образование целика грунта на забое шурфа, заключение его в обойму, установку на поверхность целика штампа, последующее приложение вертикальной нагрузки и после стабилизации деформации приложение горизонтальной нагрузки с увеличением ее ступенями до разрушения целика и расчет по измеренным данным прочностных и реологических характеристик грунта.

Наиболее близким к изобретению является способ определения сдвиговых характеристик пород и материалов, заключающийся в том, что к испытываемому образцу прикладывают заданную нормальную нагрузку, а затем сообщают ему разрушающую сдвигающую нагрузку с одновременным замером деформаций - перемещений.

По полученным данным определяют, например, предельное и остаточное сопротивление сдвигу гПри Гост, параметры сопротивления сдвигу, угол внутреннего трения и сцепление (tg С), касательную жесткость Ks и другие характеристики.

Известна установка, позволяющая осуществить данный способ, оснащенная двумя группами домкратов, с помощью которых сдвиг можно производить в двух противоположных направлениях.

Однако в процессе сдвига образца в ту или иную сторону в домкратах и во всей нагрузочной системе происходит накопление упругой энергии, которая, разряжаясь в состоянии образца, близком к предельному, не позволяет достаточно точно определить предельное и запредельное сопротивление сдвигу, поэтому замеряемые значения сдвигающего усилия и перемещений не являются достаточно достоверными величинами.

Ј

Ч Ь

ю о

определяющими сдвиговые характеристики породы.

Цель изобретения - повышение достоверности получаемых результатов.

Указанная цель достигается тем, что со- гласно способу определения прочностных и деформационных характеристик пород и материалов, включающему приложение к испытуемому образцу разрушающей нагрузки с ее фиксацией и замером перемеще- ний образца, одновременно с приложением разрушающей нагрузки к образцу прикладывают противоположно направленную регулируемую амортизирующую нагрузку, а характеристики пород и материалов опре- деляют по измеренным деформациям и разности нагрузок.

На чертеже представлена схема, поясняющая осуществление способа.

На схеме даны следующие обозначения: 1 - образец, 2 - домкрат для создания нормальной нагрузки, 3 - домкрат для создания сдвигающей нагрузки, 4 - домкрат для создания амортизирующей нагрузки, 5 - верхний упор, 6 - боковые упоры, 7 - контур опытной камеры или стенда, 8 - трещина или прослои в скальном массиве, 9-скальный целик, 10- железобетонная обойма.

Пример. Определение параметров сопротивления сдвигу tg p и С и кривых пе- ремещений скального целика по трещине 8.

Для этого оконтуривают целик 9 в скальном массиве площадью в плане 1,0 м2, выполняют вокруг него железобетонную обойму 10 и устанавливают домкраты 2,3, и 4.

С помощью домкрата 2 создают нормальную нагрузку в диапазоне напряжений, соизмеримых с напряжениями в скальной трещине (0,1 -0,8 МПа). Далее дают равную начальную нагрузку в сдвигающем 3 и амор- тизирующем 4 домкратах величиной, исключающей люфты в амортизирующей системе и соизмеримой с точностью тариро- вочной кривой и регистрирующих приборов (минимум по 10 т в каждом). Затем увеличи- вают сдвигающую нагрузку в домкрате 3, обеспечивая в зависимости от поставленной задачи равные ступени нагружения или равные ступени смещений по трещине. Величина ступеней устанавливается в ходе экспериментов в долях от предполагаемого значения предельной нагрузки гПр и соответствующего ему значения смещения Unp, например 0,1 Г пр или 0,1 Unp. В ходе увеличения сдвигающей нагрузки фиксируют рост нагрузки в амортизирующем домкрате 4, а также горизонтальные и вертикальные смещения по трещине как в допредельном, так и в запредельном состояниях. Наличие амортизирующей нагрузки препятствует резкому срыву целика по достижении предельного состояния и позволяет четко его фиксировать, а также плавно изменять горизонтальные напряжения по трещине в процессе сдвига. Максимальная величина возможных горизонтальных перемещений равна величине хода поршня домкрата 3 или 4. О величине горизонтального напряжения по трещине судят по разности нагрузок в домкратах. В том случае, когда увеличение горизонтальных напряжений по трещине ограничено с чрезмерным ростом нагрузки в амортизирующем домкрате, давление в последнем регулируют, ограничивая рост или поддерживая постоянным.

Аналогичным образом можно производить испытания на растяжение, сжатие. Формула изобретения Способ определения прочностных и деформационных характеристик пород и материалов, включающий приложение к испытуемому образцу разрушающей нагрузки с помощью домкратов с замером величины нагрузки и деформаций образца, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности получаемых результатов, одновременно с приложением разрушающей нагрузки к образцу приклады вают с помощью домкратов противоположно направленную регулируемую амортизирующую нагрузку, а характеристики пород и материалов определяют по измеренным деформациям и разности нагрузок.

Ю 9

К

Использование: в строительстве для определения механических характеристик пород и материалов. Сущность изобретения: к образцу грунта в обойме прикладывают сдвигающую нагрузку. Одновременно образец нагружают противоположно направленной регулируемой амортизирующей нагрузкой. Характеристики пород определяют по измеряемым деформациям и разности нагрузок.1 ил.

V

. у ,7. у