З. ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ МІЦНОСТІ СКЕЛЬНОГО ГРУНТУ ПРИ ЗРІЗІ ІЗ СТИСНЕННЯМ

Межею міцності гірської породи при зрізі із стисненням називається максимальне напруження, при якому відбувається руйнування породи під впливом сили, в одній площині і під різними кутами зрізу.

Для визначення меж міцності гірських порід застосовують: установку колонкового буріння або верстат свердлильний для вибурювання зразків з проб гірських порід; машину каменерізну, машини випробувальні або преси, максимальне зусилля яких не менше ніж на 20% перевищує граничне навантаження на зразок; пристрій випробувальне, що розміщується на опорній плиті випробувальної машини (преса), що містить змінні роз'ємні матриці (рис. 8.43) з вкладишами з розрізними обоймами для установки зразка під кутами нахилу 0 = 25 °, 35 °, 45 ° і опорне пристосування у вигляді сталевих плит з роликового постіллю. Ріжучі кромки вкладишів повинні бути розташовані в одній діаметральної або серединної площини зразка [24].

Для випробування циліндричні або призматичні зразки вибурюють або вирізують на каменерізної машині з штуфів і кернів, їх торцеві поверхні шліфують. Зразки з гігроскопічних порід виготовляють без застосування промивної рідини і до початку випробування зберігають в ексикаторі.

image430

Мал. 8.43. Роз'ємні матриці з вкладишами з розрізними обоймами для установки зразка під кутами нахилу 25 °, 35 °, 45 °

Зразки порід для випробувань повинні мати форму циліндра з діаметром 42 ± 2 мм, (допускаються від 30 до 75 мм), з відношенням висоти до діаметра 1,0 ± 0,1. Середній діаметр зразка повинен бути менше внутрішнього діаметра обойми не більше ніж на 0,2 мм. Торцеві поверхні зразка повинні бути плоскими, паралельними один одному і перпендикулярними до бічної поверхні. Значення відхилень повинні бути не більше 0,2 мм. Зразки однієї вибірки повинні мати однакові розміри: допускаються відхилення значень діаметра (сторони квадрата) кожного зразка від середнього арифметичного значення не більше ± 0,1 мм і висоті не більше ± 2,0 мм. Кількість зразків для випробування при кожному з кутів нахилу (0 = 25 °, 35 °, 45 °) має бути не менше 6.

Зразок поміщають в матрицю випробувального пристрою. Між зразком і обоймами матриці прокладають фольгу. Зібрану з зразком матрицю разом з опорним пристроєм встановлюють в центрі опорної плити преса, маючи в своєму розпорядженні осі роликів паралельно зрізати крайках матриці. Зразок навантажують рівномірно зі швидкістю зростання зрізують напруг 15 МПа'с до повного руйнування по площині зрізу. Значення руйнує сили Р, зафіксоване силовимірювачем випробувальної машини (преса), визначають в кілоньютонах.

При необхідності визначають вологість випробуваного зразка. Для цього вибирають уламки зразка і поміщають їх в бюкси не пізніш як через 10 хв після виконання випробувань. Вологість фіксують в журналі випробувань.

Межа міцності при зрізі (г) і нормальне стискуюче напруга а , МПа, обчислюють за формулами:

де Р - руйнівна сила, кН; 0 - кут між площиною зрізу і напрямком дії руйнує сили, град .; 5 = Л; про - площа площині зрізу зразка, см 2 .

Обробку результатів випробувань зразків при одному куті зрізу 0 проводять за таким порядком: обчислюють середнє арифметичне значення межі міцності, середньоквадратичне відхилення і коефіцієнт варіації [24].

Опір зрушенню скельних грунтів. До основних внутрішніх факторів, властивим грунту і впливає на його міцність при зсуві, відносяться: комплекс структурно-текстурних особливостей (тип структурних зв'язків, їх міцність, зернистість, однорідність структури, тип текстури, пористість, тріщинуватість), а також наявність, склад і кількість поровой рідини.

Скельні грунти мають високим зчепленням, що набагато перевищує зчеплення зв'язкових дисперсних грунтів. Особливо велике зчеплення у монолітних скельних грунтів але порівняно з тріщинуватими і вивстрелимі різницями. Величина зчеплення скельних грунтів порівнянна з міцністю на одновісний і у деяких типів грунтів досягає сотень мегапаскалей. Як зазначалося вище, тип переважаючих структурних зв'язків і їх міцність, тип контакту між структурними елементами в першу чергу впливають на міцність грунту при зсуві. Відповідно, при випробуваннях грунтів на зсув (по будь-якій схемі) або тривісне стиснення величини внутрішнього тертя і зчеплення також будуть залежати від переважаючого типу контактів: максимальні значення і з будуть у скельних грунтів з міцними фазовими контактами, а найменші - у скельних грунтів з переважанням змішаних і перехідних контактів. Величина зчеплення скельних грунтів залежить від зернистості: дрібнокристалічним різницям властиво більше зчеплення, ніж крупнокристаллическим. Зчеплення також залежить від однорідності структури грунту, зі збільшенням частки різних мікротріщин, пустот і дефектів його величина знижується.

Анізотропні скельні грунти мають різні значення зчеплення і кута внутрішнього тертя при зсуві за різними напрямками. Особливо сильно це проявляється в шаруватих скельних грунтах з орієнтованої текстурою. Грунти з шаруватою текстурою матимуть явно виражену анізотропію міцності вздовж і поперек шаруватості. Для її характеристики використовується коефіцієнт анізотропії міцності: К "= R t / R ±. де R | і Rl - значення межі міцності грунту (зчеплення, кута внутрішнього тертя) відповідно уздовж і поперек шаруватості [50].

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >