Сдвиг целиков породы в шурфах

Схема установки для целика породы в шурфе приведена на рис. 4.13.

Рис. 4.13. Схема установки для сдвига целика породы в шурфе:

1 – целик породы; 2 – обойма; 3 – штамп; 4 – горизонтальный домкрат с динамометром; 5 – вертикальный домкрат с динамометром; 6 – плоская шариковая обойма; 7 – упорная балка; 8 – винтовые сваи.

После проведения испытаний при разных вертикальных нагрузках строят диаграмму сдвига τ =ƒ(p), где τ – сдвигающее напряжение; p – вертикальная нагрузка.

Величину сцепления и угол внутреннего трения находят по диаграмме сдвига.

Круговой срез целиков пород в шурфах и на поверхности земли

Данный метод предложен Г.К. Бондариком [2]. Схема установки для кругового среза пород приведена на рис.4.14.

Рис. 4.14. Схемы установки кругового среза (а) и взаимодействия грунта с поворотным кольцом (б).

1 – аутригер; 2 – стойка-анкер; 3 – упорная балка; 4 – нагрузочное приспособление; 5 – динамометр для измерения нагрузки, нормальной к плоскости среза; 6 – поворотный рычаг с динамометром; 7 – поворотное кольцо.

Схема установки состоит из нагрузочного приспособления, упорного приспособления, анкера, аутригера, рычага с динамометром, динамометра и поворотного кольца. Стойку-анкер ввинчивают в породу, используя упорную балку и рычаг. С помощью нагрузочного устройства вдавливают поворотное кольцо в испытуемую породу и при нормальном давлении p’ срезают ее по торцу поворотного кольца, фиксируя общий момент М₀’, затрачиваемый на срез по круговой поверхности и на трение между кольцом и породой. После среза снимают крышку поворотного кольца, извлекают из него срезанную породу (кольцо оставляют на месте), снова устанавливают крышку на кольцо и поворачивают его, измеряя момент, затрачиваемый на трение породы по кольцу М_т. Затем на том же месте снова вдавливают кольцо в породу и повторяют срез при вертикальном давлении p", фиксируя момент М₀".

Момент, реализуемый на круговой срез, при нормальном давлении p' :

М_к' = М₀' – М_т.

Параметры прочности находят по формулам

с = (М"_кp' - М'_кp")/ В(p'−p"), tg φ=(А(М'_к - М"_к)/ d(p'−p"),

где с – сцепление, кг/см²; φ – угол внутреннего трения, град; М_к' и М_к" – моменты, кгс/см², затрачиваемые на круговой срез при нормальных давлениях соответственно p' и p"; В – постоянная поворотного кольца, равна πd³/16 при хрупком типе разрушения и πd³/12 – при пластичном типе разрушения, см³; d – диаметр кольца, см; А – коэффициент, равный 4 при хрупко- и хрупкопластичном типах разрушения и 3 – при пластическом типе разрушения.

Обрушение целиков пород

Схема установки для обрушения целиков породы в шурфах приведена на рис.4.15.

Рис.4.15. Схема установки для обрушения целика в шурфе:

1 – нажимной винт; 2 – упорная балка;

3 – динамометр; 4 – штамп; 5 – целик породы

Рис. 4.16. Схема усилий развивающихся при обрушении призмы грунта

После обрушения целика в масштабе 1/5 или 1/10 строится кривая обрушения. Целик разбивается на блоки, после чего составляется уравнение равновесия.

Аналогично строится кривая обрушения для второго обрушенного целика породы (рис. 4.16.). В результате двух испытаний получают систему уравнений

_{n n}

∑ T = ∑ Nf + cA₁,

1. ¹

_{n n}

∑ T = ∑ Nf + cA₂,

1. ¹

где N – нормальное давление, кг; Т – сдвигающее усилие, кг/см²; f – коэффициент внутреннего трения, град; с – сцепление, кг/см²; А₁ и А₂ – площади поверхностей скольжения первого и второго целиков, см².

Решая систему уравнений, получаем значение параметров прочности с и f = tg φ.