Метод определения прочности горных пород при одноосном сжатии

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД

Введение

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..2

1 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД………………………………………………………………..3

1.1 Метод определения прочности горных пород при одноосном сжатии……3

1.2 Методы определения прочности горных пород при одноосном растяжении…………………………………………………………………………4

1.3Паспорт прочности. Сцепление и угол внутреннего трения…………………6

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРА………………...9

2.1Устойчивость горных пород…………………………………………………....9

2.2Слоистость горных пород………………………………………………………11

2.3Анизотропность механических свойств горных пород……………………….12

2.4 Учет анизотропности прочностных характеристик при определении устойчивости борта карьера………………………………………………………14

3 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕИ ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ……………………………………………………………19

3.1 Исходные данные………………………………………………………………..19

3.2Полученные результаты…………………………………………………………20

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………...……………………………………………………23

ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………………………...22

Для определения устойчивости бортов карьеров, а также обнажений подземных горных выработок необходимы знания о напряженно-деформированном состоянии обнажений горных выработок и прочностных свойствах слагающих горных пород. Горные породы месторождений часто представлены различными сланцами, филлитами, которые имеют слоистую структуру. Слоистая структура предопределяет прочностные характеристики горных пород как анизотропные, так как показатели прочности изменяются в зависимости от направления слоистости по отношению к действующей силе.

Одним из весомых факторов, оказавшим влияние на механизм обрушений бортов карьеров, является слоистость вскрышных горных пород. При определении устойчивости бортов карьера, обнажений подземных горных выработок в неполной мере учитывается анизотропность показателей механических свойств горных пород, имеющих слоистую структуру. В частности, в расчетах не учитывается изменчивость механических свойствслоистых горных пород из-за изменений направления слоистости по отношению к направлению приложенной силы.В связи с этим исследование по обоснованию устойчивости бортов карьера, обнажений подземных горных выработок с учетом анизотропности(изменчивости) механических свойств горных пород представляет собой актуальную задачу.Цель данной работы: обучиться основным теоретическим положениям о физико-механических свойствах горных пород и о физических процессах, происходящих в них, напряженном состоянии породного массива, и проявить навыки применения полученных знаний для решения инженерных задач горного производства.

Свойство материала воспринимать, не разрушаясь, в определенных условиях, те или иные нагрузки характеризуется прочностью. Основными показателями прочности являются показатели предельного сопротивления одноосному сжатию σ_сж, растяжению σ_р, срезу τ_м, а также показатели сопротивления сдвигу - угол внутреннего трения φ, сила сцепления С. Показатель прочности при одноосном сжатии является наиболее широко применяемой характеристикой механических свойств и часто используется как сравнительный показатель крепости горных пород при решении ряда инженерных задач.

Под прочностью при одноосном сжатии обычно понимается постоянная характеристика. Опытами установлено, что прочность зависит от ряда факторов: от размеров испытуемого образца, от отношения его высоты к диаметру (к поперечному размеру), от скорости нaгpyжения, от жесткости давильной установки и т.д. Поэтому важно обеспечить постоянство условий испытания. Только при испытаниях в одинаковых условиях можно получить сопоставимые результаты для разных горных пород, т.е. необходимо строго выполнять требования ГОСТа.

Для изучаемых горных пород прочность при одноосном сжатии необходимо определять стандартным методом (например, ГОСТ 2II53.2-84) – по результатам испытания цилиндрических образцов с диаметром 42 мм, высотой 84 мм. Испытание образца при этом осуществлялось встречным давлением на его плоские торцы, создаваемым при помощи стальных плит гидравлического пресса(например, ЦДМ-100) в постоянных условиях соответствующих требованиям стандарта.

Форма испытуемых образцов и качество их торцевых поверхностей отвечают следующим требованиям: разность диаметров поперечного сечения не более 1,0 мм; торцевые поверхности параллельны друг другу и перпендикулярны к боковой поверхности; стрелка кривизны после шлифования торцевой поверхности (не параллельность торцевых поверхностей) не более ±0,05мм. Скорость нагружения образцов при испытании в соответствии с требованием ГОСТа в пределах 0,1 - 0,5 МПа·с^-1 и поддерживается постоянной вплоть до разрушения образца.

Предел прочности горной породы при одноосном сжатии для каждого испытуемого образца, определялся по формуле:

(1),

где P_max- максимальное разрушающее усилие, зафиксированное на силоизмерителе пресса при одноосном сжатии, кГ;

S - площадь поперечного сечения образца, см².

Для расчетов как характеристика горной породы принимается среднеарифметическое значение прочности при одноосном сжатии из не менее пяти результатов испытания образцов данной породы.