3. Определение предела упругости, пределов прочности породы на сжатие и растяжение.

Упругость – способность горных пород полностью восстанавливать свои первоначальные формы и размеры после снятия нагрузки [1,2].

Предел упругости _у – напряжение, при котором в горной породе начинается пластическая деформация. Определяется как отношения силы, соответствующей пределу упругости породы при сжатии Р_у, на площадь поперечного сечение образца горной породы S.

(3.1)

где - сила соответствующая пределу упругости при сжатии, Н;

– площадь поперечное сечение образца цилиндрической формы.

Предел прочности на сжатие _сж – критическое значение одноосного сжимающего напряжения, при котором происходит разрушение породы.

Существует несколько методов определения предела прочности пород на сжатие, такие как: метод определения предела прочности на сжатие на образцах правильной геометрической формы, на образцах полуправильной формы и на образцах неправильной или произвольной формы. Первый из них является наиболее точным.

Рис.1 Определение прочности горных пород при одноосном сжатии:

1 – образец; 2 – каленые прокладки; 3 – центрирующее устройство; 4 - плиты пресса.

Испытания этим методом проводятся на цилиндрических образцах на гидравлическом прессе. Нагрузка равномерно повышается вплоть до разрушения образца с фиксацией максимального ее значения.

Величина предела прочности на сжатие определяется по формуле:

(3.2)

где – разрушающая нагрузка при сжатии образца, Н;

Предел прочности на растяжение _р – критическое значение одноосного растягивающего напряжения, при котором происходит разрушение породы. Для определения прочности пород на растяжение используется метод прямого (непосредственного) растяжения, а также ряд косвенных методов.

Метод прямого растяжения. Определение _р этим методом производится на образцах правильной геометрической формы на разрывной машине с приложением к образцу растягивающих усилий. Величина предела прочности на растяжение для образцов цилиндрической формы вычисляется по формуле:

(3.3)

где - разрушающее растягивающее усилие, Н.

Метод диаметрального сжатия заключается в раскалывании цилиндрических образцов сжимающими усилиями, приложенными по диаметрально противоположным образующим.

Испытания проводятся на гидравлическом прессе. Образец горной породы кладется на бок между плитами пресса и к нему прикладывается сжимающее усилие, за счет которого в плоскости диаметрального сечения возникают напряжения растяжения, приводящие к раскалыванию образца. Предел прочности на растяжении определяется по формуле Герца:

или (3.4)

где - разрушаемое усилие, Н.

Рис.2. Определение прочности пород при растяжении методом диаметрального сжатия:

1 – Образец (керн); 2 – опорные плиты.

Результаты вычислений заносятся в таблицу 2.

Таблица 2

Прочностные свойства горной породы

№ п.п.	Наименование параметров	Числовые значения	Единицы измерения
1	Предел упругости		МПа
2	Предел прочности на сжатие		МПа
3	Предел прочности на растяжение		МПа