Механічні властивості і паспорт міцності гірських порід

1.3.3 Визначаємо навантаження для пружних випробувань породи

Знаходимо силу F у. при якій деформації залишаються пружними, тобто які не викликають руйнування зразка і не дають пластичної деформації. За даними практики, ця сила складає 60. 70% від руйнуючої (тут приймемо 65%).

Тоді сила, яку необхідно прикласти до зразку, який випробують в

- при стисненні - F у.сж = 261,1 * 0,65 = 169,7 кН;

- при розтягуванні - F у.раст. = 19,9 * 0,65 = 12,9 кН.

1.3.4 Визначаємо поперечну і подовжню абсолютні деформацій зразка при його пружному стисненні і розтягуванні

Для цього навантажуємо зразок до величини сили F у і визначаємо отримані деформації при стисканні і розтягуванні зразка. Досвід проводимо не менше 6 разів. Розраховуємо середні значення деформацій (dL і dD, мм), їх среднеквадратические відхилення (S, мм) і коефіцієнти варіації (К в.%). Результати заносимо в табл. 2.

Таблиця 2 - Результати визначення абсолютних деформацій зразка

Формули для визначення параметрів узагальненого паспорта міцності гірської породи мають вигляд:

де σ * n і τ nt * - напруги на майданчику зсуву при одноосьовому стисканні, рівні:

У загальному випадку досить три довільних міцності показника породи (три точки на обвідної), визначених експериментально, щоб шляхом вирішення системи трансцендентних рівнянь, отриманих з (2.11), обчислити всі три параметри (α, σ 0. τ 0) узагальненого паспорта міцності. Подібні системи рівнянь зазвичай вирішують за допомогою популярних обчислювальних програм Mathcad. Ма thlab і т.п. на комп'ютері.

Межі чисельних значень параметрів узагальненої обвідної для різних типів порід Донбасу в зонах середнього ступеня метаморфізму представлені в табл. 2.1.

2.4 Міцно c ть трещиноватого масиву

Експериментально встановлено, що міцність масиву гірських порід набагато менше, ніж міцність складають його порід. Це обумовлено наявністю трещиноватости. Остання, як правило, тим більше, чим більше розміри розглянутого ділянки (блоку) масиву. Така особливість зміни міцності порід отримала назву масштабного ефекту. Якщо за допомогою геофізичних досліджень і геологічних вишукувань вдалося встановити ступінь порушеності масиву тріщинами, то можна розрахувати міцність масиву на підставі даних про ступінь його тріщинуватості і міцності порід в зразку.

Для цього введемо новий параметр сплошности ψ - для характеристики трещиноватости масиву. З фізичної точки зору суцільність являє собою частину ненарушенной тріщинами площі, що залишилася на деякій довільній площині в масиві (0<ψ <1). Если породы разбиты хаотическими трещинами, причем они открытые (с несомкнутыми берегами), то обобщенное уравнение прочности массива можно записать следующим дифференциальным уравнением:

рішення якого, з урахуванням очевидного граничної умови τ nt = ψτ 0 при σ n = 0, буде:

Таким чином, ми отримали рівняння узагальненого паспорта міцності трещиноватого масиву з відкритими хаотично розподіленими тріщинами. Таким же чином вирішуються і більш складні завдання розрахунку міцності властивостей масиву з найрізноманітнішими тріщинами і умовами зміни сплошности ψ в міру збільшення розмірів масиву. На рис. 2.3 можна простежити, як змінюється паспорт міцності алевроліту, якщо в ньому присутні відкриті тріщини різної інтенсивності (порожнечі), що викликають зменшення суцільності ψ породи.

Тут же показані кола меж алевроліту на одновісний.

Головним принциповою відмінністю пропонованої нової теорії міцності є:

1) оперування при формулюванні умов міцності, замість алгебраїчних, диференціальних співвідношеннями;

2) облік сухого і рідинного тертя на майданчиках руйнування введенням нового показника крихкості α;

3) відмова від поняття «кут внутрішнього тертя» як параметра властивостей матеріалу, оскільки він насправді є змінним;

4) облік трещиноватости будови гірських порід і масивів з

допомогою нового параметра суцільності ψ.

Малюнок 2.3-Паспорти міцності алевроліту з різним ступенем сплошности, викликаної наявністю відкритих тріщин

2.5 Завдання для виконання курсової роботи по розділу 2

Для вибору вихідних даних за номером n студента зі списку групи, в

якої N студентів, слід обчислити допоміжну константу

- 1 <<1 (греческая буква «эта») по формуле:

Відсутні вихідні дані для завдань обчислюємо за формулами, де

використовується допоміжна константа n.

Приклад обчислення допоміжної константи:

Нехай номер студента n = 2, найбільше студентів в групі N - 23

Визначаємо допоміжну константу

В результаті комп'ютерних лабораторних випробувань зразків гірських

порід (розділ 1 курсової роботи) були визначені їх межі міцності на одновісний σ c. розтягнення σ p і вказано кут внутрішнього тертя φ c при одноосьовому стисканні.

Визначте за формулами (2.12) - (2.16) параметри паспорта міцності α, τ о. σ 0 і побудуйте на міліметрівці для цієї породи узагальнений паспорт міцності.

Накресліть граничні кола для одноосного стиснення і розтягування σ c. і σ p. а потім на паспорті графічно визначте з допоміжного кола Мора граничне значення σ 3 =? при заданому максимальному головному напрузі, що задається (для кожного студента по його індивідуальної константі η) за формулою

Вихідні дані для розрахунку по міцності порід на одновісні стиснення і розтягнення взяти з комп'ютерних лабораторних випробувань зразків гірських порід (частина 1), а кут внутрішнього тертя породи визначте (по константі η) з рівняння

Виконання завдання 2.1

Визначаємо вихідні дані для розрахунку. Нехай з проведених випробувань породи (на комп'ютері) нам відомо, що σ з = 165,6; σ р = 12,1 МПа.

Знайдемо кут внутрішнього тертя (в нашому випадку η = -0,64, - див. Вище):

Обчислюємо параметри паспорта міцності:

Таким чином, рівняння паспорта міцності даної породи буде:

Ставлячи значення нормальних напружень σ n. будуємо допоміжну таблицю для дотичних напружень τ nt

Таблиця 2.3 - Обчислення дотичних напружень

За обчисленими даними будуємо паспорт міцності на діаграмі О.Мора.

Визначаємо максимальну напругу шуканого кола напруг діаграми О. Мора згідно (2.20);

Будуємо потрібну окружність на діаграмі Мора, яка починається в точці σ 1 і стосується паспорта міцності, звідки і знаходимо σ 3. З побудови знаходимо, що приблизно σ 3 = - 6 МПа. Таким чином, перше завдання виконано.

Малюнок 2.4 - Паспорт міцності гірської породи до завдання 2.1

За умовами виконання комп'ютерної лабораторної роботи (розділ 1), яз якою відомі міцності породи на одновісні стиснення і розтягнення, побудуйте на міліметрівці узагальнений паспорт міцності трещиноватого масиву гірської породи, якщо за результатами геофізичних польових досліджень значення його суцільності ψ

Графічно знайти межі міцності на стиск і розтяг σ с і σ р трещиноватого масиву.

Виконання завдання 2.2

Визначаємо задане значення суцільності з (2.22)

Пишемо рівняння міцності трещиноватого масиву згідно (2.18):

На новому графіку будуємо паспорт міцності, як в попередньому прикладі. Обчислюємо дані паспорта і заносимо в допоміжну таблицю.

Таблиця 2.3 # 150; Обчислення дотичних напружень.

З паспорта графічно знаходимо міцності масиву на одноосьовий стиск і розтяг: σ з = 38, σ р 4,05 МПа.

Порівнюючи міцності породи і трещиноватого масиву, ми бачимо, що міцність на стиск зменшилася в раз, т. Е. Більше ніж зниження суцільності рази, тоді як міцність на розтягнення зменшилася в суворій відповідності з втратою суцільності, тобто точно в 4 рази.

малюнок 2.5 # 151; Паспорт міцності трещиноватого масиву гірських порід (до завдання 2.2)

1. Ржевський В. В. Новик Г. Я. Основи фізики гірських порід. - М. Недра, 1984.-С. 42-47.

3. Алексєєнко С. Ф. Мележик В. П. Фізика гірських порід. Гірське тиск. Збірник завдань і вправ - К. Вища школа, 1988. - С.

Інші схожі роботи, які можуть вас зацікавити.

Фізика гірських порід як наука основні поняття і визначення 2. Фізика гірських порід як наука основні поняття і визначення Фізика гірських порід петрофізики ?? одна з основних дисциплін розвідувальної геофізики найтісніше пов'язана з фізикою речовин і петрології. З багатьох фізичних властивостей гірських порід петрофізики вивчає головним чином властивості створюють фізичні поля які можуть бути виміряні геофізичними методами.

Класифікація властивостей гірських порід. Число фізичних властивостей гірських порід проявляються в їх взаємодії з іншими об'єктами і явищами матеріального світу може бути як завгодно велике. У геомеханіки потрібне знання в першу чергу механічних і плотностних властивостей але разом з тим можуть представляти інтерес і деякі інші властивості показники яких досить чітко відображають стан порід або чітко корелюють з напругою в породному масиві і тому можуть бути використані для оцінки.

Характеристика вироблення і умови її проведення: Найменування квершлаг. Форма перерізу виробки ?? трапециевидная. Розрахунковий перетин виробки начорно ?? 116 м2. Контурне підривання технологічний прийом так як ведеться з метою отримання фактичного перетину вироблення а також зменшення утворення тріщин за контурної частиною масиву.

З урахуванням викладених раніше уявлень про іерархічноблочной структурі гірських порід і масивів і принципово можливих двох шляхів визначення різних характеристик інтегрального і диференціального розглянемо більш детально принципи визначення окремих властивостей. Таким чином для визначення інтегральних плотностних характеристик масиву представленого різними петрографічними різновидами порід і різними типами структурних неоднорідностей в принципі достатньо визначити ці.

Породні масиви як об'єкти дослідження в геомеханіки мають одну дуже суттєву особливість в порівнянні з об'єктами розглянутими в механіці взагалі або в механіці твердих тіл, що деформуються зокрема. Поля тектонічних напружень в даний час пов'язують з першим із зазначених типів рухів. Дані безпосередніх вимірів і спостережень в нашій країні і за кордоном свідчать про приуроченности високих горизонтальних напружень до зон тектонічних підняттів земної кори.

Проведення гірничих робіт порушує природний стан масивів порід, гірських порід, в результаті чого останні виходять з рівноваги, деформуються і переміщаються. Зазвичай ці процеси захоплюють всю товщу масиву, включаючи поверхню. Породи на земній поверхні також зазнають деформації і переміщення

Принцип дії поляризаційного мікроскопа. Визначення показників заломлення мінералів при паралельних николях. Вивчення оптичних властивостей мінералів при схрещених николях. Вивчення інших ознак мінералів з використанням поляризаційного мікроскопа.

Механічні характеристики будівельних матеріалів встановлюються в дослідах із зразками. Діаграма розтягування зразка з маловуглецевої сталі. Умовність напруги в тому що при визначенні напруги замість істинної площі поперечного перерізу зразка вводиться початкова. Межа пружності умовне напруга підвищення якого викликає незначні залишкові деформації при розвантаженні зразка

Коливаннями називаються процеси руху або зміни стану в тій чи іншій мірі повторюються в часі. Залежно від фізичної природи повторюваного процесу розрізняють: - механічні коливання коливання маятників струн частин машин і механізмів мостів крил літаків.

Зубчасті передачі служать для перетворення або передачі рівномірного рідше нерівномірного обертального руху між валами з паралельними пересічними або перехресними осями а також для перетворення обертального руху в поступальний або усолебательное руху за допомогою зубчастого зачеплення. Зубчасті передачі виконують у вигляді двох зубчастих коліс зубчастого колеса і рейки черв'яка і черв'ячного колеса а також зубчастих деталей особливої ​​форми. Різьблення утворюють рухливі з'єднання для передачі заданого переміщення.