Способ определения вязкостиРАзРушЕНия гОРНыХ пОРОд Советский патент 1981 года по МПК E21C39/00 

1

Изобретение относится к области определения прочностных свойств горных пород и может быть использовано при лабораторных испытаниях и в исследовательских работах.

Известны способы определения вязкости разрушения (модуля сцепления) основанные на измерении плотности поверхностной энергии с последунлдим вычислением искомого модуля 11.

Известен также способ определения вязкости разрушения горных пород, включающий создание искусствен111ых трещин в испытываемых образцах, их разрушение при изгибе, регистрацию разрущающих нагрузок и расчетное определение предела прочности и вязкости разрушения tl,

Однако в этом способе выполнение в виде надреза не позволяет воспроизводить природную форму вершины что снижает точность определения вязкости разрушения.Кроме того, необходимость вьшолнения ряда последовательных приближений величины вязкости разрушения увеличивает трудоемкость способа.

Цель изобретения - повьщ|ение точности и снижение трудоемкости определения вязкости разрушения.

Указанная цель достигается тем, что определяют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного материала, затем в образцах из такого же материала создают трещины путем взрывания заглубленного сосредоточенного микрозаряда и по величине предела прочности и вязкости разрушения прозрачного материа.ла находят величину переходного параметра, а вязкость разрушения горных пород определяют, не создавая горной породы трещин, по форму з сЬ „. ле

)

2пTfi

in

„ - .. т Ь

К„ предел прочности горной

где

породы на разрушение при изгибе; с - расстояние от центра трещины до нейтральной плоскости изгиба; m - переходный параметр; h - высота образца. Способ осуществляется следующим образом. Путем испытания на изгиб образцов из прозрачного материала, например плексигласа, цельных и со взрывными трещинами, определяют пр дел прочности на изгиб цельных обр цбв, затем в образцах из этого же материала создают трещины действие микровзрыва головки из азида свинц в канале, просверленном в средней части образца в виде балки в облас растягивающих напряжений изгибао . После этого измеряют длину взрыв ных трещин и производят испытание ца на изгиб. По. величине разрушающего изгибающего момента и дли не взрывных трещин находят вязкост разрушения прозрачного материала с помощью формулы м -12Jk р()Т2е где Мл - разрушающий изгибающий момент, КГС.СМ5 Э - момент инерции сечения об разца, см ; 1 - полудлина трещины, см; с - расстояние центра трещины нейтральной плоскости изги ба, CMj - вязкость разрушения при и гибе кгс/см , а затем по известным значениям вяз кости разрушения и предела прочнос ти на изгиб прозрачного материала по формуле , (Li.3cb.c, 46 С где 6« предел прочности на изгиб КГС/СМ j h - высота балки, см находят переходной параметр и, не

давая, в образцах горной породы трепщн, определяют предел прочности на изгиб, после чего, используя значения предела прочности на изгиб и переходного параметра, по формуле

m

щей обработки и подготовки испытываемых образцов, что в значительной степени упрощает испытания. Использование при установлении переходного параметра дефектт в виде визуально наблюдаемых тр 1 щнповышает точность определенпл ьячкгц-ти 1ч,1чг

ШеНИЯ горных порч;. 47 , 4 определяют вязкость разрушения горной породы. При достаточно малых размерах внутренних концентраторов напряжеНИИ твердые тела не снижают свою прочность и ведут, себя так, как будто они изготовлены из бездефектного материала. Обычно такие концентраторы напряжений рассматриваются в виде внутренних дискообразных трещин, наличие которых не вызывает уменьшения разрушающих нагрузок. Существующие формулы (например, Котрелла, Сака) для оценки максимального размера стабильной Сперераспространяющейсяу микротрещины могут быть приведены к виду: где m - параметр, независящий от свойств материала. Таким-образом, испытание на изгиб бездефектных образцов из различных материалов предполагает наличие в них микротрещин, расположенных на соответственно равных расстояниях от нейтральной плоскости изгиба и не оказывающих влияния на величину разрушающих нагрузок. Кроме того, установление значения параметра m для одного материала позволяет осуществить переход на другой материал. Предлагаемый метод определения вязкости разрушения не требует создания в испытываемом образце какихлибо надрезов и трещин. Что касается определения переходного параметра т, нуждающегося в создании искусственных трещин, то он определяется единожды и при определении вязкости разрушения горных пород используется как постоянная величина. Применение предлагаемого метода устраняет необходимость соответствуюФормула изобретения Способ определения вязкости разрушения горных пород, включающий создание искусственных трещин в испытываемых образцах, их нагружение при изгибе, регистрацию разрушающих нагрузок и расчетное определение предела прочности и вязкости разрушения, от л и ч а ющ и и с я тем,- что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, определяют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного материала, затем в образцах из этого же материала создают трещины путем взрывания заглубленного сосредоточенного микрозаряда и по величинам предела прочности и вязкости разрушения прозрачного мате - риала находят величину переходного параметра, а вязкость разрушения горных пород определяют, не созда

вая в образцах горной по формуле

1

-

m

.т

где Kj, - предел прочности горной породы на разрушение при изгибе;

С - расстояние от центра трещины до нейтральной плоскости изгиба; m - переходный параметр; h - высота образца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Па1|асюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещ1 ами. Киев, Наукова думка, 1968.

2 Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М., Наука, 1974, с. 183-186.