Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

18 страниц

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Методика является временным практическим руководством по определению прочностных и деформационных свойств горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках. Документ может быть использован научно-исследовательскими и проектными институтам, занимающимися вопросами статического и динамического разрушения горных пород, а также специалистами по механике и физике горных пород

 Скачать PDF

Оглавление

Цель и пути проведения испытаний горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках

Оборудование и аппаратура для проведения испытаний

     Буровое и камнерезное оборудование

     Испытательное оборудование

Методика проведения лабораторных испытаний

     Отбор проб горных пород

     Изготовление образцов

     Подготовка образцов к испытаниям

     Испытание образцов при воздействии на них статических многократных нагрузок

     Испытания образцов при воздействии на них динамических пульсирующих нагрузок

     Обработка результатов испытаний

 
Дата введения01.01.2021
Добавлен в базу01.01.2019
Актуализация01.01.2021

Этот документ находится в:

Организации:

РазработанИнститут горного дела им. А.А. Скочинского
УтвержденИГД им. А.А. Скочинского
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТАТИЧЕСКИХ МНОГОКРАТНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПУЛЬСИРУЮЩИХ НАГРУЗКАХ

МОСКВА

1970

Министерство угольной промышленности СССР Академия наук СССР Институт горного дела им, А.А*Скочинского

Лаборатория исследования физико-механических свойств горных пород и резания углей

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТАТИЧЕСКИХ МНОГОКРАТНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПУЛЬСИРУЮЩИХ НАГРУЗКАХ

Составите ли: проф., докт.техн.наук 3*0. Миндели и канд.техн.наук М.П.Мохначев

Москва

1970

упорный конус, цилиндрическая часть которого не доходит на 10 ми до наружной отметки кулачков патрона. Образец породы вставляется в патрон до упора и поджимается кулачками. Другой конец образца при помощи центрирующей шайбы поджимается шпинделем задней бабки через конус.

Рис. 3. Схема обработки образцов по цилиндрической поверхности:

I - упорны! конус; 2 - эахюлше ктжачкк патрона; 3 - образец; 4 -цеатрмрующая обойка; 5 — конус; € - резец

В таком положении производится обработка образца. Чистота обработанной поверхности должна быть не ниже 4-го класса по ГОСТ 2759-51,причем следует не допускать образования кольцевых рисок.

Шлифовка торцов. Эта операция производится на плоскошлифованном станке. Плоскость обоих торцов должна быть отшлифована о точностью +0,01 мм и чистотой поверхности по 4-му классу ГОСТ 2759-51, торцы должны быть параллельны с допуском +1°.

Подготовка образцов к испытаниям

Подготовка образцов к испытаниям включает следующие операции:

-    проверка влажности образцов по контрольным пробам;

-    оснащение образцов проволочными датчиками сопротивления;

-    закрепление обойм на концах образца для испытаний на растяжение .

Проверка влажности образцов по контрольным пробам. Изготовленные образцы с контрольными пробами подвергаются испытаниям на влажность (только для водопоглощающих пород). Влажность породы, как и при отборе проб, определяется повторным взвешиванием контрольной пробы до высушивания и после него в сушильном шкафу при температуре 105-П0°С. Высушивание производится до полного прекращения уменьшения веса пробы.

В случае существенного расхождения полученных результатов, свидетельствующих о пересыхании или увлажнении пород при доставке проб и изготовлении из них образцов, последние могут быть досушены или доувлажнены до требуемой степени влажности.

Оснащение образцов проволочными датчиками сопротивления. Эта операция выполняется непосредственно перед проведением испытаний. Тензодатчики закрепляются на боковой поверхности образца. Для размещения тензодатчиков не должны использоваться приторце-вые части боковой поверхности образца на расстоянии 0,6 диаметра образца со стороны каждого из его торцов.

Тензодатчики продольных; деформаций располагаются вдоль диаметрально противоположных сторон образца. Тензодатчики поперечных деформаций также размещаются на диаметрально противоположных сторонах боковой поверхности образца, ио со смещением относительно первых на 90°.

Наклейка тензодатчиков осуществляется по обычной технологии. Поверхность образца под наклейку обрабатывается тонкой абразивной шкуркой, обезжиривается бензином и этиловым спиртом и смазывается дважды тонким слоем клея БФ-2 (один pas до полного высыхания клея), клеем смазывается также и поверхность датчика. После повторного смазывания датчик прижимается к образцу. Для этой цели применяется резиновый бинт, туго обматываемый вокруг образца. Для того чтобы бинт не приклеивался к образцу,под него предварительно подкладывается подкладка из целлофана.

Клей БФ-2 полимеризуется и надежно закрепляет датчик на образце после 48-часовой сушки при комнатной температуре. Для образцов пород, механические свойства которых не зависят от содержания влаги, можно применять ускоренную полимеризацию клея путем 24-часовой сушки при температуре 40-50° или в течение 2-3 ч путем нагрева до температуры 80-90°.

Закрепление обойм на концах образца для испытаний на растяжение. Эта операция заключается в следующем. Образец породы с

II

металлическими обоймами размещается в стакане, который вместе с образцом устанавливается на подставку (рис. 4).

Рис, 4. Схема закрепления обойм на концах образца для испытаний на растяжение:

I - образец; 2, 5 - полукольца; 3, 6 - обойми; 4 -стахад; 7 - подставе*

Заданная база между обоймами выдерживается с помощью разъемных полуколец. Затем пространство между обоймами и образцом породы попеременно заливается сплавом ВУД, разогретым до состояния текучести. После охлаждения сплава образец вынимается из стакана и устанавливается в реверсоре.

Дальнейшая подготовка к испытанию каждого образца состоит в установке реверсора с образцом на плите испытательной мамины и в подключении каждого тензодатчика к соответствующему тензометрическому прибору.

Испытание образцов при воздействии на них статических многократных нагрузок

Образцы горных пород цилиндрической формы с отношением высо

ту

ты (рабочей баэы при испытании на растяжение) к диаметру ^—^1,0

[?], оснащенные тензометрическими датчиками, устанавливаются в центральной части стола испытательной мамины в соответствующих устройствах.

12

Предварительно перед многократным нагружением образцов до требуемого уровня напряжений необходимо определить пределы их прочности на сжатие и растяжение. Для этого следует разрушить однократным нагружением не. менее трех образцов каждого типа пород с теми же скоростями нагружения, как и при многократных нагружениях. Затем по значениям разрушающих нагрузок нужно определить пределы прочности пород.

Испытания образцов как при сжатии, так и при растяжении производятся многократным повторением нагрузок в режиме "нагрузка-разгрузка". Количество циклов нагружений и уровень прикладываемых нагрузок определяется задачей испытаний. Измерение деформаций в процессе нагружения производится ступенчато (не ниже десяти ступеней на цикл "нагрузка-разгрузка"). Остановки на фиксированной нагрузке для измерения деформаций не должны превышать 2-3 мин. При достижении заданного числа циклов нагружений образец доводят до разрушения с регистрацией его предельных деформаций и разрушающей нагрузки.

Испытания образцов при воздействии на них динамических пульсирующих нагрузок

Образец горной породы устанавливается на столе испытательной машины с гидравлическим пульсатором (рис. 5).

Эксцентриковый маховик имеет ручное управление, позволяющее изменять ход поршня пульсатора. При работе пульсатора его поршень совершает поступательные движения с амплитудой, установленной перед испытанием. От этой амплитуды и зависит амплитуда переменной нагрузки на образец. Частота колебаний нагрузки может изменяться путем смены шкивов на пульсаторе и электродвигателе в пределях от 4 до 12 колебаний в секунду.

Статическое давление масла, создаваемое насосом во внутренней полости цилиндра испытательной машины, воздействует одновременно на рабочий поршень машины и пульсатора. Поступательные перемещения поршня пульсатора создают дополнительно пульсирующую нагрузку образцу,накладываемую на основную статическую нагрузку.

Измерение статических и динамических пульсирующих нагрузок, действующих на образец, производится с помощью манометров минимального (статического) и максимального (динамического пульсирующего) давлений.

13

Определение характера кривой изменения этих нагрузок по времени производится с помощью тензометрического датчика мембраны, соединенного через усилитель ТА-5 с осциллографом Н-700. Измерение деформаций образца осуществляется с помощью тензодатчиков, соединенных с осциллографом Н-700.

Рис. 5. Схема машины с пульсатором при испытании образцов горных пород динамическими пульсирующими нагрузками:

I - опорная плита с обоймой; 2 - образец с датчиками; 3 - пята с обоймой;

4 - шар; 5 - мембрана с датчиками* 6 - опорная крышка; 7, 8 - поршень с цилиндром машины; 9 - траверса; Ю - насос; II, 12 - цилиндр с поршнем пульсатора; 13 - эксцентриковый маховик; 14 - регулятор хода поршня пульсатора; 15 - золотник; 16, 17 - манометры максимального я минимального

давлений

Для испытания породы при пульсирующем режиме нагружения нагрузка на нее в соответствии с возможностями испытательной машины ЦДМ-100 Пу должна находиться в пределах от 2 до 50 т.

Для испытаний подготавливается не менее 18 образцов породы цилиндрической формы с отношением    что    отвечает    требовани

ям Международного стандарта к размерам образцов при одноосноы сжатии [7].

Испытательные нагрузки РMatcc выбираются такими, чтобы максимальные напряжения &маКс в образце были равными 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5 от предела статической прочности при сжатии 6*^ . Пре-

14

дел прочности при сжатии &ст определяется предварительно разрушением не менее трех образцов каждого типа пород. Минимальные напряжения    Для    всех    значений &МОхс принимаются неизменными

и составляют около 0,1    .

Методика испытаний образцов прочных горных пород при динамическом знакопостоянном пульсирующем режиме нагружения заключается в следующем.

Образец горной породы, оснащенный тензометрическими датчиками, устанавливается на столе испытательной малины (см. рис. 5). Под образец подкладывается неподвижная плита с напрессованной обоймой. Внутренний диаметр обоймы должен быть на 0,5-1,0 мм больве диаметра образца. Сверху образца располагаются шарнирное устройство с легкоподвижной сферической пятой и мембрана с тензометрическим датчиком для определения характера кривой изменения нагрузок во времени. В этом положении производится балансировка мостов тензодатчиков и предварительное статическое нагружение образца до принятого значения 6“мин.

Статическое давление на образец создается насосом. Пасло под давлением от него подается по трубопроводу под порвень, который приводит в движение траверсу, передавая тем самым нагрузку на образец. Нагрузка* приложенная к образцу, регистрируется манометром максимального давления.

После установки необходимой минимальной статической нагрузки Рмин включают пульсатор и доводят амплитуду перемещения поршня до получения заданной максимальной нагрузки Р макс* В таком режиме образец горной породы испытывается до разрушения или до заданного числа нагружений.

Изменение напряжений в образце при испытании происходит по синусоидальному закону

6* COS + & si/7 ммахе о г у

где    у— частота (Г - период одного цикла);

i - время.

Отсчеты (измерения) по приборам берутся через определенные интервалы времени, выбор величины которых зависит от типа горной породы (прочности образца) и от степени его нагружения (максимальной нагрузки).

Число циклов пульсирующей нагрузки определяется по счетчику* установленному на пульсаторе* или по времени проведения опыта при заданной частоте колебаний нагрузки от момента ввода испытательной машины на заданную амплитуду♦

Испытание считается законченным в момент разрушения образца или при достижении кривой циклической прочности прямолинейного участка - предела циклической прочности. Под пределом циклической прочности понимается максимальное напряжение & максы » которое может быть воспринято образцом бесконечное число раз без разрушения .

При заданной нагрузке Рмакс испытывают не менее трех образцов и выводят среднеарифметическое значение числа циклов, соответствующих принятым условиям испытаний.

Затем продолжают испытания при других намеченных значениях 6“МЛХС и строят функцию & макс от числа циклов нагружения при заданном неизменном [8J.

Аналогичным образом может быть проведено испытание на растяжение прочных горных пород при динамических пульсирующих нагрузках. При этом возможен также вариант испытаний на растяжение образцов горных пород путем сжатия цилиндрических образцов по образующей.

При работе испытательной машины* особенно на этапе разрушения образца, должны соблюдаться установленные правила техники безопасности.

Обработка результатов испытаний

Обработка результатов испытаний сводится главным образом я их статистическому усреднению [8,9)* Статистическая обработка ведется для каждого из определяемых показателей механических свойств горных пород ($,E9ji) в отдельности в следующем порядке: I) по единичным значениям показателя X * полученным при испытании я образцов породы* вычисляется его среднее арифметическое значение

ZX;

2) вычисляются отклонения всех единичных значений от среднего арифметического

средняя квадратичная ошибка единичного ре-

3) вычисляется зультата

X)

/г- /


ЕГХ,

4) единичные отклонения лсравниваются по абсолютному значению со средней квадратичной ошибкой Д • В случае грубых отклонений* для которых 1лХ^1^4л , соответствующе единичные результаты должны быть отброшены;

3) вычисляется коэффициент вариации показателя свойств горной породы

i?-=    —/оо%;

6) строятся графические зависимости показателей механических свойств горных пород от количества циклов нагружения при заданных минимальных и максимальных напряжениях.

ЛИТЕРАТУРА

1.    К у н I ы в U. ф. Исследование методов определения основных физико-механических характеристик горных пород* используемых при решении задач горного давления. Кандидатская диссертация. Н», ИГД им.А.А.Схочинского,

1963.

2.    Карташов Ю. М. Методические указания до ускоренным лабораторным испытаниям слабых горных пород на длительную прочность. Л.( ВНИШ, 1966.

3.    Матвеев Б. В., Михеева М. М., Картаисв Ю.М. Методические указания по лабораторным испытаниям даформативности крепких горных пород при одноосном сжатии. Л.# «ЧВЕШИ* 1967.

4.    Мохначев М.П. Исследование процессов нагружения горных пород с целью определения их прочностных и деформационных свойств. Кандидатская диссертация. М., ИГД им.А.А.Скочинского* 1969.

5.    Протодьяконов У. М.у Мохначев U. П. К методике определении прочности горных пород. М.* ИГД им. А.А.Скочинского, 1966,

6., Р у 8 г а Э. Электрические тензометры сопротивления. М.* "Мир",

1964.

7.    Протодьяконов Ы. U. Метод определения прочности горных пород на одноосное сжатие. - В сб. "Механические свойства горных пород*. U., Изд-во АН СССР, 1963.

8.    В 8 й б у л В. Усталостные испытания и анализ их результатов. М., "Машиностроение"* 1964.

9.    Я к о в л е в К. П. Математическая обработка результатов измерения. М.-Л.* гига* 1950.

УДК 622.23.02

Настоящая методика является временным практическим руководством по определению прочностных и деформационных свойств горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках. Методика составлена на основе обобщения результатов ряда работ по данному вопросу, а также на основе выполненных исследований ИГД им.А.А.Скочинского по теме № 38, этап 2, 1969 г.

Методика может быть использована научно-исследовательскими и проектными институтами, занимающимися вопросами статического и динамического разрушения горных пород, а также специалистами по механике и физике горных пород.

Элизбар Онисимович Мивдели,

Михаил Петрович Мохначев

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД ПШ СТАТИЧЕСКИХ МНОГОКРАТНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПУЛЬСИРУЮЩИХ НАГРУЗКАХ

Т-11991

Редактор В «И .Лямин

Тираж 600    Заказ    Л    5010

Ротапринтный цех Института горного дела им.А.А.Скочинского 1,25 уч.-изд.л.    Подписано    к    печати    22/IX    1970    г.

ЦЕЛЬ И ПУТИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ СТАТИЧЕСКИХ МНОГОКРАТНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ПУЛЬСИРУЮЩИХ НАГРУЗКАХ

Во многих случаях массив горных пород наряду со статическими однократными нагрузками воспринимает значительные статические многократные и динамические пульсирующие нагрузки. Такие нагрузки возникают при проходке горных выработок вследствие проявлений горного давления, в процессе механического разрушения пород различными исполнительными органами, при взрывных работах, при ударно-поворотном и ударно-вращательном бурении, а также дроблении пород, при работе агрегатов и комплексов на открытых и подземных разработках полезных ископаемых и др. Очевидно, что при проектировании и ведении горных работ следует опираться не только на сведения о геологическом строении подлежащего разработке участка и на технологические требования, но и на соответствующее знание и использование сведений о прочностных и деформационных свойствах горных пород этого участка с учетом воздействия на них многократных нагрузок.

Целью испытаний горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках является экспериментальное получение данных, необходимых для использования их при решении различных горнотехнических задач.

Исследование поведения горных пород при указанных нагрузках следовало бы вести в натурных условиях, когда породы подвергаются нагружению без извлечения их из места залегания. Однако методика и техника таких испытаний еще не разработаны, поэтому их целесообразно проводить в лабораторных условиях, подвергая образцы породы многократно повторяющимся нагрузкам.

Лабораторные испытания прочности и деформируемости горных пород обычно проводятся путем одноосного сжатия или растяжения

3

как образцов правильной» так и полуправильной формы. Так как» несмотря на простоту и доступность испытаний образцов полупра-вильной формы» получение деформационных характеристик затруднительно, то настоящей методикой предусматривается испытание образцов правильной формы.

ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ

Выбор оборудования и аппаратуры для проведения лабораторных испытаний прочности и деформируемости горных пород на одноосное сжатие и растяжение при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках определяется прежде всего типом горной породы и видом нагрузок [1-4]. Для испытаний необходимо суровое и камнерезное оборудование с целью подготовки образцов, вспомогательные инструменты к этому оборудованию и материалы. Кроме того, следует применять испытательное оборудование, нагрузочные устройства, тензометрические приборы, а также вспомогательные приборы и инструменты.

Буровое и камнерезное оборудование

Цилиндрические породные образцы можно изготовить выбуриванием цилиндрических заготовок - кернов из представленных на испытание проб горных пород. Бурение пород, резко отличающихся механическими свойствами, проводится при разных режимах, что требует применения различных буровых станков и коронок; для пород сред* ней крепости целесообразно использовать твердосплавные коронки, а для крепких - алмазные.

Буровой станок ЗИФ-500 используется при колонковом бурении кернов на незначительную глубину.

Скорость вращения станка равна 100-400 об/мин, усилие нажима на коронку - до 5000 кГ, наибольший диаметр бурения 76 мы при керне 59 мм, а наименьший - 36 мм при керне 20 мм.

В лабораторных условиях он устанавливается на металлической раме, к его шпинделю гибким шлангом подводится водопровод для подачи охлаждающей воды с целью промывки продуктов бурения. Загрязненная буровым шламом вода отводится в отстойник. Станок

оборудуется приспособлениями для закрепления на раме разбуриваемого породного монолита*

Переносная (полевая) камнерезная машина ПКМ1 конструкции ИГД им.А.А.Скочинского предназначена для поперечной резки кернов алмазными дисками*

Диаметр алмазного диска машины ПКМ1 составляет 320 мм, скорость его вращения - 1410 об/мин, длина перемещения тисков с образцом вдоль оси шпинделя - 150 мм, ход тисков - 150 мм. Образцы на диск подаются вручную, охлаждение его производится эмульсией или керосином.

Плоскошлифовальные станки применяются для шлифовки торцевых поверхностей образцов пород. Различают станки с механической шлифовкой образцов (например, типа ЗГ71) и с ручной (например типа ШС-1 конструкции ИГД им.А.А.Скочинского).

Токарные станки служат для подрезки образцов пород средней лрочнооти и проточки по цилиндрической поверхности под заданные диаметры.

Из инструментов, приспособлений, приборов и материалов для камнерезных работ применяются следующие:

-    алмазные буровые коронки типа UB32-46 с выходом керна диаметром 30 мм и типа МВ32~59 с выходом керна диаметром 43 мм;

-    твердосплавные буровые коронки с выходом керна диаметром 30 и 43 мм;

-    алмазные отрезные круги типа А0К-320х2-25-А16;

-    резцы токарные отрезные, подрезные и проходные, армированные твердым сплавом;

-    шлифзерно-карборунд иди карбид кремния, fe 100-150;

-    индикатор часозого типа (цена деления 0,01 мм) с штативом-столиком;

линейки-угольники лекальные поверочные типа 1У (ГОСТ 3749-47) длиной 100 ми;

-    штангенциркули длиной 160 мм;

-    эксикаторы стеклянные емкостью не менее 5 л;

-    бюксы стеклянные и алюминиевые емкостью 100 см8;

-    марля и парафин.

Испытательное оборудование

Основным оборудованием для лабораторного испытания прочности и деформируемости образцов горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках на одноосное сжа-

5

тие и растяжение являются испытательные машины статического действия как легкого типа (например, ЦД-10 со шкалами силоизмеригеля на 2-4-10 т), так и среднего (например, ЦЦ-40 со шкалами на 4-10-40 т), и статического действия в сочетании с динамическим пульсирующим (например, ЩДО-100 с пульсатором со шкалами на 20-50-100 т).

Дополнительно к испытательным машинам следует иметь нагрузочные устройства - давильные плиты, центрирующие пяты, захваты и т.д., которые применяются для обеспечения равномерного распределения нагрузки по сечению образца с целью получения достоверных результатов измерений прочности и деформируепости горных пород.

Рис. I. Устройство для испытания образцов горных пород на скатив;

I - опорная плита; 2 - образец с датчиками; 3 - давильная плита; 4 - опорная сферическая втулка; 5 - винт центрирующий

При испытании на сжатие образец устанавливается на жесткую неподвижную плиту (рис. I). Сверху образца располагается шарнирное устройство с легкоподвижной сферической пятой, которая в результате взаимодействия двух сфер автоматически устанавливается

6

по оси действия нагрузки и "выбирает” зазоры между образцом и давильными плитами [5] *

Давильные плиты и пяты представляют собой части нагрузочных устройств с тщательно отшлифованными рабочими плоскостями, что обеспечивает точное прилегание их й образцу. Толщина и радиусы сферических поверхностей давильных плит не менее 0,5-0,7 диаметра образца. Для уменьшения износа плит они выполняются из качественной конструкционной стали 40Х, обработанной термическим способом до твердости Rc = 54-56.

При испытании на растяжение образец породы с закрепленными на его концах сферическими обоймами устанавливается в устройстве - реверсоре (рис. 2), позволяющем преобразовывать сжимающие нагрузки в растягивающие. В таком виде образец располагается на столе испытательной машины [4].

Рис. 2. Устройство для испытания образцов горных пород на растяжение:

I - основание; 2 - стойки; 3 - нижняя подвижная траверса; 4 - верхняя неподвижная траверса; 5 - мембрана с датчиками; 6 - давильная плита; 7 - шар; 6 - обоймы; 9 - полукольца; 10- образец с датчиками

Для измерения деформаций образцов наиболее целесообразно использовать метод проволочной тензометрии. Главные достоинства этого метода состоят в компактности тензометрических датчиков и удобстве монтажа необходимого их числа на образце [6].

Одним из наиболее эффективных средств измерения деформаций являются константановые тензодатчики на бумажной основе типа

7

ПКБ20хЮ0 с базой 20 мм и сопротивлением 100 ом. Измерительными приборами, к которым подсоединяются датчики, могут служить, например, тензометрические станции типа ИД-61М или ИД-62М и осциллографы для измерения деформаций при динамических пульсирующих нагрузках типа Н-700 с усилителем ТА-5.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

В комплекс лабораторных испытаний прочности и деформируемости горных пород при статических многократных и динамических пульсирующих нагрузках входят отбор проб горных пород, изготовление образцов, подготовка образцов к испытаниям, испытание образцов, обработка результатов испытаний.

Отбор проб горных пород

Место отбора проб горной породы, необходимые размеры и их количество зависят от поставленной задачи исследований и определяются отдельно в каждом конкретном случае. Так как показатели прочностных я деформационных свойств водопоглощающих пород обычно в большой степени зависят от их влагосодержания, то важно, чтобы влажность испытываемых образцов не отличалась от естественной. Поэтому отобранные пробы во избежание их пересыхания или увлажнения должны надежно консервироваться.

Влажность породы определяется точным (до 0,01 г) взвешиванием пробы весом 80-120 г до и после высушивания в сушильном шкафу при температуре 105-П0°С. Высушивание производится до полного прекращения изменения веса пробы. Влажность породы устанавливается по формуле

р -р

W - -*рг- • т>/° >

2

где Pjf и Рг - вес пробы соответственно до и после высушивания.

Пробы прочных пород, не подверженные высыханию, размоканию и выветриванию, могут не подвергаться консервации и контролю их влажности.

Необходимо учитывать также анизотропию, особенно для слоистых пород.

8

Изготовление образцов

Изготовление образцов слагается из следующих камнерезных операций: выбуривание цилиндрических заготовок (кернов) из монолитов или из кернов значительно большего диаметра, разрезка по высоте образцов, протрчка по цилиндрической поверхности, шлифовка торцов образцов.

Выбуривание цилиндрических заготовок. Операция по подготовке образцов к испытаниям начинается с выбуривания заготовок.

Выбуривание заготовок крепких горных пород производится алмазной коронкой и средней крепости - твердосплавной коронкой при помощи стационарно установленного бурового станка с центральной промывкой; выбуривание пород, склонных к водопоглощению, осуществляется твердосплавной коронкой без промывки.

Проба устанавливается и закрепляется на площадке под шпинделем станка в положении, соответствующем направлению, оговоренному условиями испытаний, и с учетом выбуривания из каждой пробы необходимого числа заготовок. Скорость вращения буровой коронки выбирается в зависимости от типа породы и изменяется от 100 до 300 об/мин при осевом давлении на коронку 250-2000 кГ. При выбуривании в коронку обильно подается охлаждающая жидкость.

Разрезка по высоте образцов. Керновые пробы, непосредственно пригодные для изготовления образцов, а также выбуренные цилиндрические заготовки пород разрезаются алмазными дисками на камнерезном станке.Заготовка закрепляется в специальном зажимном приспособлении или в малинных тисках с вогнутыми по форме заготовки деревянными губками. Керн разрезается на части, равные высоте образцов с небольшим припуском на алифовку торцов.

Кроме образцов, от заготовки отрезается также кусок в качестве контрольной пробы для определения содержания влаги (только для водопоглощающих пород).

Разрезка производится при скорости вращения алмазного диска около 1500 об/мин с охлаждением жидкостью.

Обработка образцов по цилиндрической поверхности. Эта операция производится на токарном станке резцами, армированными пластинками из твердого сплава (например, BK-I6) и может вестись как с охлаждением водой, так и без него.

В отверстие шпинделя токарного станка (рис. 3) вставляется

9