Метод определения механических свойств глинистых пород при одноосном сжатии

Для определения механических свойств глинистых пород при инженерно-геологических работах применяется испытание при одноосном сжатии. При испытании определяются предел прочности пород, модуль упругой и общей деформации, тип деформационного поведения и построение диаграммы сжатия.

Испытания проводят с помощью прибора одноосного сжатия ИГП-10 или П-12М или пресса.

Образцы цилиндрической формы выбирают из монолита или керна режущим кольцом с помощью винтового пресса. Образец должен иметь однородную структуру.

Образец помещают между плитами пресса и нагружают сжимающей силой. При испытании по сокращенной программе определяют величину разгружающей силы, при испытании по полной программе для определения модуля упругости образец нагружают до напряжения σ_Е, равного примерно половине разрушающего напряжения, с последующей разгрузкой до 0, после чего образец нагружают до разрушения.

Предел прочности определяют по формулам:

(при );

(при ),

где Р_R – сила, при которой происходит разрушение, Н;

S₀ – первоначальная площадь поперечного сечения, м²;

S – площадь поперечного сечения при испытании, м²;

– продольная деформация в момент разрушения.

Образцы до и после испытания представлены на рисунке 4.44.

Рисунок 4.44 – Образцы до испытания и после испытания

Площадь образца S определяют при измерении диаметра штангенциркулем, либо по продольной деформации ε в предположении о несжимаемости породы по формулам:

в случае сохранения цилиндрической формы образца

;

в случае, когда образец после испытания приобретает бочкообразную форму

Модуль упругой деформации Е в МПа определяют по формуле

,

где – напряжение, с которого начинается разгрузка образца, МПа;

– продольная деформация в начале и конце разгрузки (рисунок 4.45).

Рисунок 4.45 – Определение модуля упругости (а) и модуля общей деформации (б)

Модуль общей деформации Е_о определяют по формуле

, (4.57)

где и – напряжения в конце и в начале выбранного участка кривой;

– продольные деформации в конце и в начале того же участка кривой.

Образец может по разному деформироваться и тип деформирования устанавливают по виду диаграммы сжатия: хрупкий (рисунок 4.46, а), хрупко-пластический (рисунок 4.46, б), пластический (рисунок 4.46, в).

Рисунок 4.46 – Типы деформационного поведения глинистых пород при одноосном сжатии

При исследовании свойств глинистых пород проводят и другие виды испытания при одноосном сжатии. Определяют коэффициент структурной прочности, испытывая стандартные образцы и образцы с нарушенной структурой заданной влажности и прочности; проводится испытание по определению длительной прочности. За величину предела длительной прочности принимается такое напряжение, при котором в течение суток продольная деформация увеличится менее чем на 0,1%.

Поиск по сайту: