Способ определения сопротивления сдвигу дисперсных пород в массиве и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК E21C39/00 G01N3/24 E02D1/00 

Фиг.З

Изобретение относится к горному делу и строительству, предназначено для определения прочностных характеристик пород в массиве.

Цель изобретения - повышение точно- сти определения сопротивления сдвигу в сильно пластичных дисперсных породах за счет испытания в области вертикальных нагрузок, не нарушающих их естественную структуру.

Отличительные признаки характеризуются следующим образом:

предвартельное определение величины структурной прочности позволяет правильно принять максимальную вертикальную нагрузку и, соответственно, выбрать величины других ступеней меньших нагрузок в области, не нарушающей естественную структуру пород; .

определение структурной прочности пород задавливанием штампа с отверстием, когда ее величина фиксируется по нагрузке, при которой начинается выдавливание породы в отверстие, позволяет достигнуть поставленной цели, не нарушая дальнейшей технологии испытаний, т.е. в процессе подготовки целика к приложению сдвигающих усилий;

снабжение устройства защитной обоймой прямоугольной формы с закругленными углами и совмещение ее со сдвиговой кареткой позволяют испытывать слабые породы, весьма чувствительные к нагрузкам, и неустойчивые с незащищенными боковыми поверхностями. Придание обойме прямо- угольной формы повышает ее эффективность за счет более полного отражения реальных условий деформирования; в природе неизвестны сдвиги целиков круглых очертаний, Кроме того, круглые (традици- онные) обоймы искажают распределение напряжений в целике. Придание закругленностей углам обоймы уменьшает возмож- ность задира породы ниже зоны сдвига при . перемещении целика. Все это повышает точность испытаний;

отверстие в каретке позволяет совмещать операции по определению максимальной структурной прочности и прочности пород на сдвиг, что позволяет постоянно контролировать условия деформирования этих пород как при подготовке целика к сдвигу, так и в процессе сдвига, без дополнительных устройств и операций. Это также повышает Точность испытаний;

изготовление съемных насадок с дополнительными ребрами и размещение их в защитной обойме позволяют еще более, по сравнению с прототипом, локализовать и рассредоточить сдвиговые площадки, что в

свою очередь повышает точность испытаний за счет более четкой фиксации зоны сдвига с исключением возможности задира породы.

На фиг. 1, 2 и 3 изображены соответственно общий вид устройства, сечение его по А-А и общий вид съемной насадки.

Оно.имеет 1 - закругление на защитной обойме; 2 - защитная обойма прямоугольной формы; 3 - сдвиговая каретка; 4 - рычаг; 5 - рукоятка; 6 - измерительное приспособление; 7 - шарнирный упор; 8 - поперечное ребро съемной насадки; 9 - продольное ребро съемной, насадки; 10 - испытываемая слабая порода; 11 - отверстие в сдвиговой каретке; 12 - плоскость (зона) сдвига.

Изобретение иллюстрируется следующим примером: по данным испытаний суглинков текучепластичной консистенции на оползневом участке в Цихис-Убанском карьере бентонитовых глин. Эти исследования проводились непосредственно в массиве и включали следующие операции;

подготовка места испытаний;

вдавливание в массиве съемной насадки;

одевание на насадку защитной обоймы со сдвиговой кареткой;

обрезание породы по внешнему периметру защитной обоймы до отметки ее нижней кромки;

приложение вертикальной нагрузки через рычаг 4 и фиксирование начала выдавливания породы в отверстие 11 и соответствующего этому явлению значения величины вертикальной нагрузки, принимаемую за величину структурной прочности испытываемой породы;

приложение сдвигающей нагрузки и фиксирование ее величины;

определение других (меньших установленной максимальной) вертикальных нагрузок, используемых при построении паспорта прочности; ..

повторение операций 1-4 и проведение сдвигов при различных других вертикальных нагрузках;

данные испытаний заносятся в журнал.

Результаты испытаний представлены в таблице...

По данным этого испытания угол внутреннего, трения составил 10° а сцепление - 0,015 МПа.

Формула изобретения 1. Способ определения сопротивления сдвигу дисперсных пород в массиве, включающий подготовку сдвигаемого целика путем внедрения в него перпендикулярно плоскости сдвига штампа с закрепленными

на общей площадке плоскими ребрами, расстояние между которыми и их высоту выбирают в зависимости от плотности и влажности лороды, оконтуривание целика и приложение к нему вертикальной нагрузки, а затем сдвигающего усилия посредством ребер в направлении, перпендикулярном их плоскостям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения сопротивления сдвигу в сильнопластичных дисперсных породах, внедряют в массив штамп с отверстием до выдавливания через него породы, по усилию внедрения предварительно определяют величину структурной прочности породы, а максимальное значение вертикальной нагрузки на целик принимают равным величине структурной прочности породы.

2. Устройство для определения сопротивления сдвигу дисперсных пород в массиве, включающее сдвиговую каретку в виде плоской прямоугольной площадки, уетановленные на ней съемные насадки с плоскими ребрами одинаковой высоты, имеющими заостренные кромки и смонтированными с заданным тагом перпендикулярно площадке каретки и параллельно друг другу, и шарнирно закрепленный на каретке рычаг с измерительным приспособлением, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что оно снабжено защитной обоймой прямоугольнойформыс закругленными углами, закреплённой на сдвиговой

каретке, в каретке выполнено отверстие, а съемные насадки выполнены с дополнительными продольными ребрами и размещены в защитной обойме.

Использование: определение прочностных характеристик пород в массиве. Сущность изобретения: подготавливают в массиве испытуемый целик, внедряя в него съемной насадки с ребрами 8 и 9. Оконтури- вают ц елик по внешнему периметра защитной обоймы 2. Прикладывают к целику посредством рычага 4 вертикальную нагрузку до выдавливания породы через отверстие 11 в сдвиговой каретке 3. Определяют усилие вдавливания и принимают его за величину структурной прочности породы. Прикладывают к целику сдвигающую нагрузку и фиксируют усилие сдвига. Измерения повторяют при других вертикальных нагрузках меньших величины структурной прочности породы. По результатам измерений строят паспорт прочности породы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

площадь сдвига равна 100 см