Способ испытаний пластичных горных пород на ползучесть и длительную прочность

 

Изобретение относится к методам определения физико-механических свойств горных пород (П) и позволяет упростить длительные испытания при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки. Вначале испытывают образцы одной и той же П с разным отношением высоты hjj образца к его диаметру djj на одноосное сжатие. По результатам испытаний определяют графическую зависимость прочности П от отношения h«/d. Затем испытывают стандартные образцы той же П в стабилометре на объемное сжатие. По результатам испытаний определяют паспорт прочности - зависимость прочности П от величины бокового давления. После этого к образцам П с разным отноше- , прикладывают длительную нагрузку одноосного сжатия. При испытаниях отношение высоты образцов П к их диаметру выбирают в пределах 0,3-2,0. Величину условного бокового давления для образцов П с разным отношением определяют по данным кратковременных испытаний при объемном и одноосном сжатии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цп 4 G 01 N 3/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3925944/22-03 (22) 08.07.85 (46) 15.01.87. Бюл. №- 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела (72) Ю.М.Карташов (53) 620.172(088.8) (56) Патент Франции ¹ 1319452, кл. С 01 N 3/00, 1963. (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ ПЛАСТИЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД НА ПОЛЗУЧЕСТЬ И ДЛИТЕЛЬНУЮ ПРОЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к методам определения физико-механических свойств горных пород (П) и позволяет упростить длительные испытания при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки. Вначале испытывают образцы одной и той же П с разным отноÄÄSUÄÄ 1283596 А1 шением высоты h образца к его диаметру d на одноосное сжатие. По результатам испытаний определяют графическую зависимость прочности П от отношения Ь /d . Затем испытывают стандартные образцы той же П в стабилометре на объемное сжатие. По результатам испытаний определяют паспорт прочности — зависимость прочности П от величины бокового давления. После этого к образцам П с разным отношением„ Ь /Й прикладывают длительную нагрузку одноосного сжатия. При испытаниях отношение высоты образцов П к их диаметру выбирают в пределах

0,3-2,0. Величину условного бокового давления для образцов П с разным отношением h /d определяют по данным кратковременных испытаний при объемном и одноосном сжатии. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 табл.

1283596

Таблица1

Осевое давление (б,), кгс/см 285

315 380 500 560 590

Т а б л и ц а 3 орость лзучести, 10 /ч

1

Изобретение относится к методам определения физико-механических свойств горных пород, а именно к методам лабораторного определения пока. зателей ползучести и длительной прочности.

Целью изобретения является упрощение длительных испытаний пород при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки.

На фиг.1, 2 и 3 представлена последовательность операций по предложенному способу испытаний.

Вначале испытывают образцы породы с разным отношением }1 /Й на одноосное сжатие и по результатам испытаний определяют .зависимость прочности породы от отношения h /d (ôèã.1).

Затем испытывают стандартные обI разцы той же породы (с отношением

h./d. = ?,О) в стабилометре при объемном сжатии, и по результатам испытаний определяют паспорт прочности— зависимость прочности породы G от

1 величины бокового давления б (фиг.2).

После этого к образцам породы с разным отношением h /d прикладывают длительную нагрузку одноосного сжатия. При h /d = 2 условное боковое давление равно нулю. При h,/d 2 условное боковое давление определяют а по результатам описанных испытаний следующим образом. Допустим, требуется определить величину условного бокового давления для образца породы с отношением h /d = 1,0. По графику

5 — Ь /dо определяют прочность породы на сжатие при таком отношении

h /й, (точка m на фиг.1). Откладывают значение m на оси 6< (точка п на фиг.2) и для этого значения осевого разрушающего усилия находят соответствующее боковое давление, равное (для "высоких" образцов). Таким образом, испытание "низких" образцов с отношением Ь /d = 1,0 при одноосном сжатии аналогично испытанию "высоких" образцов при объемном напряженном состоянии и боковом давлении, равном

Величину k принимают за условное . боковое давление при длительном испытании "низких" образцов.

Пример. По способу были проведены испытания образцов каменной соли. Диаметр d образцов 36 мм, высота h изменялась от 0,2 d до

5 3,0 д . Прочность породы на одноосное сжатие 285 кгс/см .

Вначале испытывали образцы пород на прочность с разным отношением

h /d (см. табл. 1).

Отношение 0,2 0,3 0,5 0,1 1,5 2,0 3,0

11, /d

Прочность на сжатие, кгс/см 590 560 500 380 315 285 280

2р Затем определяют паспорт прочности породы — зависимость прочности от бокового давления при Ь /й = 2,0 (см. табл. 2),.

Таблица 2. Боковое дав, ление (б ) кгс см 0 15 53 133 75 203

В табл. 2 приведены разрушающие осевые и боковые нагрузки на образец при испытании в стабилометре; осевые нагрузки выбирались по паспорту прочности равными показателям прочности из табл. 1 (боковые давления, соответствующие выбранным осевым давлениям, определялись по паспорту проч40 ности)Ф

После этого образцы пород с разным (0,2-3,0) отношением высоты образцов к их диаметру были испытаны на ползучесть и длительную прочность

45 при времени действия нагрузки около

1800 ч. Результаты испытаний представлены в табл. 3.

Аналогичным образом судят о величине условного бокового давления и для других отношений Ь /d (фиг.3), Для каждого типа породы эта зависимость различна.

1 1,5

2 1,0

228 11,4 0,937

228 32,0 0,602

1283596

Продолжение абл. 3

В табл. 4 представлены результать!

-испытаний на объемную полэучесть высоких образцов (Ь /d = 2,0 — 3,0).

Скорость ползучести, как и в табл. 3, 5 определялась в интервале времени

800 †16 ч.

3 0,5

4 0.3

5 0,2

Т а б л и ц а 4

Боковое дав- Скорость полление,кгс/см зучести, 1 10 /ч

1,497

1,480

1, 063

0,517

О, 230

О, 108 О

2?8

6 3,0

7 2,0

8 2,0

9 2,0

10 2,0

11 2,0

228

11,4

228

32,0

228

70i5

228

79,0

228

Как видно из табл. 3 и 4, объемную ползучесть высоких образцов в стабилометрах (табл. 4) можно заменить одноосной ползучестью образцов с разным ЗО отношением высоты образца к диаметру (табл. 3). Расхождение (кроме Ь /с1

= 0,2) по известному и предложенному методам испытаний не превышает 16Х.

Сопоставление данных по длительной 35 объемной прочности показало большее расхождение; так, образец 1 (табл. 3) разрушился через 1550 ч, а образец

8 — через 1300 ч. По данным всех испытаний, погрешность определения 40 длительной объемной прочности составляет 15-20Х.

Для определения верхнего и нижнего предела отношения Ь /d, при котором необходимо проводить испытания по 45 предложенному способу, были проведены испытания образцов пород с отношением

Ь /с1, равным 0,2-3,0.

Результаты испытаний показали (табл. 4), что увеличение отношения

Ь /о выше 2,0 не имеет смысла, так как скорость полэучести (образцы 6 и 7) образцов при h /d = 2,0 и

Ь /Й0 = 3,0 практически одинакова.

Таким образом, верхний предел отноше-55 ния Ь /Й по предложенному способу равен 2,0 (при этом отношении боковое условное давление принимается равным нулю).

228 61,5 0,291

228 70,5 О, 194

228 79,0 0,050

Образец Ь /d. Осевое давление, кгс/см

Нижний предел отношения Ь /dс., равен 0,3. При меньшем отношении (табл ° 2 и 3) погрешности в определении скорости ползучести составляют более 507.

Формула изобретения

1. Способ испытаний пластичных горных пород на ползучесть и длительную прочность, включающий приложение к образцам пород длительно действующих нагрузок, изменение деформаций образцов и времени до их разрушения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения длительных испытаний при объемном напряженном состоянии путем снижения трудоемкости создания боковой нагрузки, нагружают на одноосное сжатие образцы одной и той:ке породы с разным отношением высоты образцов к их диаметру (Ь /d ) и определяют зависимость прочности породы от отношения Ь /d, нагружают в стабилометре на объемное сжатие образцы той же породы с h /do = 2 и определяют зависимость прочности породы от величины бокового давления, длительно действующую осевую нагрузку прикладывают к образцам с разным отношением

Ь /d, а о величине условного бокового давления судят по зависимости прочности породы от величины бокового

1283596

1Р zg Ъ/ у

gl/H У

+

=Pnpu >a /р =@Ð

Составитель И.Фомичева

Техред П.СердюковаКорректор Л.Пилипенко

Редактор М.Келемеш

Заказ 7429/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская. наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 давления при объемном сжатии и зависимости прочности породы от отношения Ь /Й, полученной при одноосном сжатии.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что отношение высоты пород образцов к нх диаметру (h /d ) выбирают в пределах 0,3-2,0,