3. Определение предела упругости, пределов прочности

породы на сжатие и растяжение

■

Упругость - способность горных пород полностью восстанавливать свои первоначальные формы и размеры после снятия нагрузки [1,2].

Предел упругости о_у - напряжение, при котором в горной породе начинается пластическая деформация. Определяется как отношения силы, соответствующей пределу упругости породы при сжатии Р_у, на площадь поперечного сечение образца горной породы S:

cr_y=P_y/S,IIa = \0^xP/S, МП а, (3.1)

где Р_у - сила, соответствующая пределу упругости при сжатии, Н;

S = 0,785hd², м² - площадь поперечного сечения образца ци­линдрической формы.

Предел прочности на сжатие Сто. - критическое значение одноос­ного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы.

Существует несколько методов определения предела прочности по­род на сжатие, такие как: метод определения предела прочности на сжатие на образцах правильной геометрической формы, на образцах полуправильной формы и на образцах неправильной или произволь­ной формы. Первый из них является наиболее точным.

Рис.1. Определение прочности горных пород при одноосном сжатии: 1 - образец; 2 - каленые прокладки; 3 - центрирующее устройство;

4 - плиты пресса

Испытания этим методом проводятся на цилиндрических образцах на гидравлическом прессе. Нагрузка равномерно повышается вплоть до разрушения образца с фиксацией максимального ее значения.

Величина предела прочности на сжатие определяется по формуле:

°сж = Рсж/0,785М², Па = 10"⁶ х P^/hd², МЛ а, (3.2)

где Р^ - разрушающая нагрузка при сжатии образца, Н;

Предел прочности на растяжение ст_р - критическое значение од­ноосного растягивающего напряжения, при котором происходит раз­рушение породы. Для определения прочности пород на растяжение используется метод прямого (непосредственного) растяжения, а также ряд косвенных методов.

Метод прямого растяжения. Определение ст_р этим методом про­изводится на образцах правильной геометрической формы на разрыв­ной машине с приложением к образцу растягивающих усилий. Вели­чина предела прочности на растяжение для образцов цилиндрической формы вычисляется по формуле:

а_р = Р_р /0,785hd, Па = \0~*хР_р /0,785hd, МП а, (3.3)

где Р_р - разрушающее растягивающее усилие, Н.

Метод диаметрального сжатия заключается в раскалывании ци­линдрических образцов сжимающими усилиями, приложенными по диаметрально противоположным образующим.

Испытания проводятся на гидравлическом прессе. Образец горной породы кладется на бок между плитами пресса и к нему прикладыва­ется сжимающее усилие, за счет которого в плоскости диаметрального сечения возникают напряжения растяжения, приводящие к раскалыва­нию образца. Предел прочности на растяжении определяется по фор­муле Герца:

а = — или а = 0,637—, Па = 0,637 х 10"*—, МПа, (3.4)

^р ndh dh dh

■

где Р - разрушаемое усилие, Н.

Рис.2. Определение прочности пород при растяжении методом диаметрального сжатия: 1 - образец (керн); 2 - опорные плиты

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Прочностные свойства горной породы

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	F-диницы измерения
1	Предел упругости		МПа
2	Предел прочности на сжатие		МПа
3	Предел прочности на растяжение		МПа