4. Расчет показателей механических свойств горных пород.

- 4.1.порода хрупкая.

4.1.1. Показатели прочностных свойств горной породы

4.1.1.1. Твердость по штампу

Этот показатель характеризует сопротивление горной породы хрупкому разрушению при вдавливании. Твердость определяется по величине максимальной нагрузки на штамп при наличии хрупкого выкола породы:

, МПа (Н/мм ),

где -твердость по штампу; S- площадь контакта штампа с горной породой, мм ,

мм , где d- диаметр штампа, мм.

Для определения необходимо провести касательную к графику Р от h параллельную оси абсцисс. Измерить величину и вычислить величину .

, Н

4.1.1.2. Предел текучести горной породы по штампу.

Этот показатель определяется как контактное давление штампу на горную породу , при котором в ней достигается предельное состояние:

, МПа (Н/мм ), МПа

где - предел текучести по штампу; - нагрузка на штамп, соответствующая концу упругой области деформирования, Н.

4.1.2. Показатели упругих свойств горной породы.

Упругие свойства горной породы при вдавливании инденторов характеризуется модулем деформации С, которой можно вычислить по величине P и соответствующей глубине по формуле:

МПа

Глубина вдавливания определяется по формуле:

мм ,

где - абсцисса т.А (см. рис. 2)

4.1.3. Показатели пластических свойств горных пород.

Условный коэффициент пластичности К при вдавливании штампа определяется как отношение работы деформирования А в области от 0 до к работе А , которая была бы совершена , если бы деформирование до начала разрушения было только упругим (см. рис. 2).

4.1.4. Энергоемкость разрушения горной породы при вдавливании штампа.

Энергетический показатель деформирования и разрушение горной породы при вдавливании определяется как отношение всей затраченной работы А к объему образовавшейся на поверхность лунки разрушения:

Дж/ ,

где - энергоемкость разрушения горной породы, Дж/ ; V-объем лунки, .

4.1.5. Объем лунки.

Дж

4.1.6. Определения глубины разрушения горной породы.

Глубина разрушения на поверхности горной породы может быть измерена непосредственно глубиномером или рассчитана по результатам измерений на графике зависимости Р от h. Величину измеряем линейкой на чертеже.

4.1.7. Определения категории горной породы.

Расчет твердости горной поды выполняется по формуле:

Из таблицы 1 [УМП, стр. 7] выбираем категорию породы по твердости – средняя.

- 4.2.порода пластично - хрупкая.

4.2.1.1. Твердость по штампу

Этот показатель характеризует сопротивление горной породы хрупкому разрушению при вдавливании. Твердость определяется по величине максимальной нагрузки на штамп при наличии хрупкого выкола породы:

, МПа (Н/мм ),

где -твердость по штампу; S- площадь контакта штампа с горной породой, мм ,

мм , где d- диаметр штампа, мм.

Для определения необходимо провести касательную к графику Р от h параллельную оси абсцисс. Измерить величину и вычислить величину .

, Н

4.2.1.2. Предел текучести горной породы по штампу.

Этот показатель определяется как контактное давление штампу на горную породу , при котором в ней достигается предельное состояние:

, МПа (Н/мм ),

где - предел текучести по штампу; - нагрузка на штамп, соответствующая концу упругой области деформирования, Н.

,Н

4.2.2. Показатели упругих свойств горной породы.

Упругие свойства горной породы при вдавливании инденторов характеризуется модулем деформации С, которой можно вычислить по величине P и соответствующей глубине по формуле:

МПа

Глубина вдавливания определяется по формуле:

мм ,

где - абсцисса т.А (см. рис. 2)

4.2.3. Показатели пластических свойств горных пород.

Условный коэффициент пластичности К при вдавливании штампа определяется как отношение работы деформирования А в области от 0 до к работе А , которая была бы совершена , если бы деформирование до начала разрушения было только упругим (см. рис. 2).

4.2.4. Энергоемкость разрушения горной породы при вдавливании штампа.

Энергетический показатель деформирования и разрушение горной породы при вдавливании определяется как отношение всей затраченной работы А к объему образовавшейся на поверхность лунки разрушения:

Дж/ ,

4.2.5. Объем лунки.

Дж

4.2.6. Определения глубины разрушения горной породы.

Глубина разрушения на поверхности горной породы может быть измерена непосредственно глубиномером или рассчитана по результатам измерений на графике зависимости Р от h. Величину измеряем линейкой на чертеже.

4.2.7. Определения категории горной породы.

Расчет твердости горной поды выполняется по формуле:

Из таблицы 1 [УМП, стр. 7] выбираем категорию породы по твердости – мягкая.

- 4.3. порода высокопластичная.

4.3.1.1. Твердость по штампу

Для высокопластичной породы твердость по штампу не определяем т.к. нет хрупкого выкола.

4.3.1.2. Пшредел текучести горной породы по штампу.

Этот показатель определяется как контактное давление штампу на горную породу , при котором в ней достигается предельное состояние:

, МПа (Н/мм ),

где - предел текучести по штампу; - нагрузка на штамп, соответствующая концу упругой области деформирования, Н.

,Н

4.3.2. Показатели упругих свойств горной породы.

Упругие свойства горной породы при вдавливании инденторов характеризуется модулем деформации С, которой можно вычислить по величине P и соответствующей глубине по формуле:

МПа

Глубина вдавливания определяется по формуле:

мм ,

где - абсцисса т.А (см. рис. 2)

4.3.3. Показатели пластических свойств горных пород.

Условный коэффициент пластичности К при вдавливании штампа определяется как отношение работы деформирования А в области от 0 до к работе А , которая была бы совершена , если бы деформирование до начала разрушения было только упругим (см. рис. 2).

4.3.4. Энергоемкость разрушения горной породы при вдавливании штампа.

Энергетический показатель деформирования и разрушение горной породы при вдавливании определяется как отношение всей затраченной работы А к объему образовавшейся на поверхность лунки разрушения:

Дж/ ,

Дж

4.3.5. Объем лунки.

4.3.6. Определения глубины разрушения горной породы.

Глубина разрушения на поверхности горной породы может быть измерена непосредственно глубиномером или рассчитана по результатам измерений на графике зависимости Р от h. Величину измеряем линейкой на чертеже.

4.3.7. Определения категории горной породы.

Расчет твердости горной поды выполняется по формуле:

Из таблицы 1 [УМП, стр. 7] выбираем категорию породы по твердости – средняя.

Вывод: овладели методикой определения показателей механической свойств горных пород методом статического вдавливания штампа (по методу Л.А. Шрейнера):

• Твердость по штампу

• Предел текучести

• Модуль деформации

• Условный коэффициент пластичности

• Энергоемкость разрушения горной породы

Ознакомились с принципом работы установки УМГП-3, наблюдали за характером деформирования и разрушения горной породы при испытании и на практическом измерении показателей свойств заданного преподавателем горной породы.