Определение предела прочности горной породы на сжатие

Испытания образцов и статистическая обработка результатов проводятся в соответствии с ГОСТ 21153.2-84 «Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном сжатии» [1].

Метод предназначен для определения характеристик горных пород применительно к расчетам и проектированию горных работ, оборудования, проведения исследовательских и сравнительных испытаний. Сущность метода заключается в измерении максимального значения разрушающего давления, приложенного к плоским торцам правильного образца через плоские стальные плиты.

Перед испытанием отбирают образец с размерами, соответствующими требованиям ГОСТа. Измеряют площадь поперечного сечения образца. Затем устанавливают образец между плитами пресса и прикладывают к нему нагрузку, наблюдая за показаниями динамометра. В момент разрушения образца показания динамометра заносят в журнал. Отнеся разрушающую нагрузку к площади поперечного сечения образца, находят значение предела прочности на сжатие. В целях снижения погрешности эксперимента и повышения надежности результатов проводят испытания на нескольких образцах (от 6 до 12 испытаний).

Данная работа позволяет ознакомиться с методикой отбора образцов для испытаний и обработкой результатов эксперимента.

1.1 Для испытания изготовляют цилиндрические или призматические (с квадратным поперечным сечением) образцы. Размеры образцов должны соответствовать приведенным в таблице 2.

Таблица 2

1.2 Образцы одной выборки должны иметь одинаковые размеры. Допускаются отклонения расчетных значений диаметра d_i и высоты h_i каждого образца от их средних арифметических значений d_ср и h_ср по всем образцам выборки: |d_ср – d_i | ≤ 1 и |h_ср – h_i | ≤ 2 мм.

1.3 Значение предела прочности при одноосном сжатии (σ_сжi) в МПа для каждого i-го образца выборки вычисляют по формуле

(3)

где F_разр – разрушающая образец сила, кН; S_обр – площадь поперечного сечения образца, м²; К_в – безразмерный коэффициент высоты образца, равный 1 при отношении высоты к диаметру m = 2. При другом соотношении сторон m коэффициент К_в выбирается по таблице 3.

Таблица 3

1.4 Обработку результатов испытаний n образцов породы производят в следующем порядке.

Вычисляют среднее арифметическое значение предела прочности при сжатии σ_сж.ср, среднее квадратическое отклонение Δ и коэффициент вариации V:

	(4)
	(5)
	(6)

1.5 На последнем этапе определяют надежность результатов и уточняют необходимое число образцов.

Согласно требованиям ГОСТ, количество образцов n при массовых испытаниях должно обеспечивать относительную погрешность результатов их испытаний ε не более 20 % при надежности α не ниже 80% и быть не менее 6.

Значение фактической надежности результатов испытания устанавливают по таблице 4 по заданному максимальному значению относительной погрешности, вычисленному значению коэффициента вариации V и числу испытанных образцов n.

Если определенное таким образом значение надежности меньше заданного, то испытывают дополнительное число образцов, которое устанавливают по таблице. После испытания обработку результатов повторяют для нового числа образцов.

Таблица 4

Задание

1. Отобрать из привезенных с рудника образцов удовлетворяющие требованиям ГОСТа к размерам образцов.

2. Обработать результаты испытаний образцов.

3. Установить надежность проведения эксперимента и выяснить, требуется ли проведение дополнительных испытаний для удовлетворения предъявляемых ГОСТом требований к погрешности и надежности эксперимента.

Варианты заданий

2. Определение деформационных характеристик

3. Пересчет характеристик с учетом трещиноватости массива

вопросы

1. Почему предел прочности на сжатие для горных пород обычно значительно выше предела прочности на растяжение?