Целью работы является определение предела прочности горных пород при многократном раскалывании и сжатии (по ГОСТ 21153.4—84).
Метод испытаний распространяется на твердые горные породы с коэффициентом крепости по М.М. Протодьяконову не менее 0,5 и применяется при массовых определениях пределов прочности при растяжении и сжатии с использованием результатов в технической документации, при проектировании и проведении научно-исследовательских работ.
Сущность метода заключается в определении максимальной разрушающей силы при многократном раскалывании образцов породы пластинчатой или брусчатой формы и сжатии, полученных при раскалывании образцов кубообразной формы.
Особенность метода заключается в определении пределов прочности при растяжении и сжатии на одной пробе.
Образцы для испытаний изготавливают на камнерезной машине, отрезая от проб диски или пластины толщиной 20 мм. Диаметр дисков — не менее 75 мм, ширина пластин — не менее 100 мм.
Допустимое отклонение от параллельности не более 0,5 мм по диаметру или минимальному размеру образца. Неровности на плоскостях образца допускаются не более 0,05 мм.
Оборудование для проведения испытаний
Для проведения испытаний применяют пресс, максимальное усилие которого не менее чем на 20—30 % превышает предельную нагрузку на образец. Раскалывающее устройство выполнено в виде стальных клиньев с длиной лезвия, превышающей наибольший линейный размер образца. Угол заточки клиньев должен быть равен 90°, а радиус закругления 5 ± 1 мм (рис. 12.2).
Размеры образца должны соответствовать значениям указанным в таблице.
Проведение испытаний
На одной стороне образца наносят квадратную сетку со стороной квадрата 20 мм.
Сначала производят испытания растяжением. Для этого образец помещают между раскалывающими клиньями, совмещая лезвия клиньев с одной из линий нанесенной сетки. Приводят пресс в действие и нагружают образец равномерно со скоростью 1...5 МПа/с. В процессе данных испытаний образец раскалывают сначала на бруски, затем по поперечным линиям на кубики полуправильной формы. Диски размером 40…60 мм раскалывают на четыре части.
При каждом раскалывании толщиной h фиксируют максимальную разрушающую силу P (H) и замеряют штангенциркулем длину линии раскола l. Предел прочности образца при раскалывании вычисляют по формуле
Например, при испытании разрушающая сила составила 9700 H, длина линии раскола 62 мм, толщина – 20 мм. Следовательно, предел прочности при раскалывании составляет
Протокол испытаний
Результаты определения предела прочности при раскалывании σр заносят в таблицу.
Испытания сжатием производят после раскалывания образца, заменив раскалывающие клинья на плиты.
Предел прочности образца горной породы при сжатии вычисляют в виде отношения максимальной разрушающей силы Р при сжатии на среднюю площадь поперечного сечения образца 5, равную полусумме площадей параллельных поверхностей образца до его разрушения:
При испытании разрушающая сила составила 28 840 Н, а средняя площадь поперечного сечения образца 2,4 см2. Следовательно, предел прочности при испытании составляет
Протокол испытаний
Определение предела прочности горных пород при растяжении
Целью работы является определение предела прочности горных пород при растяжении путем разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующей (по ГОСТ 21153.3—84).
Метод испытаний распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа. Метод предназначен для исследовательских и массовых испытаний горных пород при одноосном растяжении в направлении, перпендикулярном к заданному продольному сечению образца.
Сущность метода заключается в раскалывании цилиндрических образцов сжимающими, встречными силами, приложенными через стальные плиты или клинья, по диаметрально противоположным образующим (рис. 12.3).