Способ определения прочности горных пород на растяжение и образец для определения физико-механических свойств горных пород

 

О П И С А Н И Е () 870710

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВКДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социапистмческик

Респубпии (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220879 (21) 2812280/22-03 с присоединением заявки М 2812279/22-03 (23) Приоритет (53)M. Кл.

E 21 С 39/00

ГоеударствеикыН комитет

СССР по делам изебретеии|1 и еткрытий

Опубликовано 07.1081. Бюллетень МЬ 37

Дата опубликования описания 10.1081 (53) УДК 622. .35(088.8) (72) Автор изобретения

P.À. Родин

Всесоюзный научно-исследовательск изыскательский институт по пробле и переработки минерального сырья строительных материалов ектночи, tp шленнос (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ ГОРНЫХ ПОРОД

HA РАСТЯЖЕНИЕ И ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности и может быть использовано при определении прочностных характеристик горных пород.

Известен способ определе ыя прочности горных пород на растяжение, включающий изготовление цилиндрического образца, установку его между плитами пресса, нагружение образца до

его разрушения, регистрацию разрушаю10 щей нагрузки и расчетное определение прочности (1 ).

Недостатком известного способа является невысокая достоверность определения прочности и большая нестабиль1j ность результатов, получаемых для одной и той же горной породы, Это обусловлено тем, что результаты испытаний зависят от длины плотного контакта сжимающих плит с образцом, что определяется точностью изготовления цилиндра иэ горной породы. Необходимо, чтобы противоположные образующие боковой части цилиндра, через которые передается сжимающее усилие, были па-- < раллельны. При самом тщательном прн» готовлении образцов плотное прилегание плиты по всей длине образца обеспечить практически невозможно.

Кроме того, известный способ является недостаточно точным из-эа того, что не обеспечивает основного требования — равномерной нагрузки по всей длине образующей цилиндра. Приложение нагрузки в одной или нескольких точках, имеющее место в способе, приводит к снижению истинных значений прочности на растяжение.

Целью изобретения является увеличение точности и достоверности определения прочности.

Цель достигается тем, что цилиндрический образец выполняют с торцами, имеющими сферическую заточку, устанавливают образец перпендикулярно плитам пресса и раскалывают.его с образованием площади контакта в форме круга, после чего замеряют площадь870710 разрыва образца, а прочность горных пород «а расч яжение определяют ло формуле ф Внтк

I

rpe K — коэффициент формы, равный О, 318; — коэффициент внутреннего вн тр трения; — площадь разрыва образ— ца, см2;

P — усилие сжатия образца, кг.

Такой способ может быть осуществлен применением образца, имеющим цилиндрическую форму.

Отличие образца, позволяющего осуществить этот способ, заключается в том, что торцовые поверхности цилиндра выполнены в виде шарового сегмента соосной сферы, окружность основания которого является окружностью торцовой поверхности цилиндра, а радиус сферы больше радиуса цилиндра.

На фиг. 1, 2, 3 и 4 проиллюстрирован предложенный метод.

Сущность способа определения прочности горных пород на растяжение заключается в следующем.

Из подлежащей исследованию горной породы изготавливают образец 1 цилиндрической формы, у которого диаметр 2R равен высоте образца, а торцы 2 и 3 выполнены.в виде шарового сегмента соосной сферы, окружность основания которого является окружностью торцовой поверхности цилиндра, а радиус сферы больше радиуса цилиндра (торцы 2 и 3 образца имеют сферическую заточку с радиусом, равным 2R). Испытываемый образец 1 устанавливайт сферической поверхностью на неподвижную гладкую плиту пресса 4. При этом ось цилиндра перпен4 дикулярна опорной плите пресса 4.

На верхнюю сферическую поверхность торца, Э образца воздействуют сжимающей силой (Р ) посредством другой гладкой плоской плиты пресса 5, при этом размеры плит прессов 4 и 5 больше возможной площади контакта, обра зующейся на образце 1. Образец 1 подвергают воздействию сжимающей силы Р© до раскола образца с образованием на сферических поверхностях торцов 2 и 3 площадей контакта 6 и 7 в форме круга

После этого образец освобождают от действия нагрузки, измеряют площадь разрыва образца и вычисляют величину предельного напряжения на растяжение по формуле

Ко внтр

P F где К вЂ” коэффициент формы, равный 0,318;

f — коэффициент внутреннего ьн тр трения;

F — площадь разрыва образца, равная 2R x h +2 см ;

Р— предельное усилие сжатия с образца, кг.

Способ позволяет существенно увеличить точность и достоверность определения прочности горных пород на растяжение вследствие исключения ошибок за с4ет неравномерности приложения нагрузки по длине образца. Кроме того, он дает возможность значительно повысить стабильность получения результатов вследствие снижения колебаний значений, вызванных неоднородным для разных опытов прилеганием плиты по всей длине образца.

25

Формула изобретения

F

l где Кк — коэффициент формы, рав50 ный 0,318;

Г®„ — коэффициент внутреннего трения; .F — площадь разрыва образца, см, P. — предельное усилие сжатия с образца, кг.

2. Образец для определения физикомеханических свойств горных пород, . 55

1. Способ определения прочности горных пород на растяжение, включающий изготовление цилиндрического образца, установку его между плитами пресса, нагружение образца до его разрушения, регистрацию разрушающей нагрузки и расчетное определение прочности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения прочности, цилиндрический образец выполняют с торцами, имеющими сферическую заточ40 ку, устанавливают образец перпендикулярно плитам пресса и раскладывают его с образованием площади контакта в форме круга, после чего замеряют площадь разрыва образца, а прочность горных пород на растяжение определяют по формуле

870710

@ 4

Составитель К. Борисова

Редактор А. Багирова Техред М.Рейвес Корректор А. Ференц

Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8518/36 филиал IIIIII "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4 имеюший цилиндрическую форму, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения свойств горных пород, торцовые поверхности цилиндра выполнены в виде шарового сегмента соосной сферы, окружность основания которого является окружностью торцовой поверхности цилиндра, а радиу< сферы больше радиуса пили ндра, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ильницкая К.И. и др. Свойства горных пород и методы их определения. M., "Недра", 1969, с. 80 82.