Способ определения вязкостиразрушения горных пород
Патент 834347
Авторы
Классы МПК
Способ определения вязкостиразрушения горных пород
Иллюстрации
Реферат
О П И С А Н И Е ()834347
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Ф
Ф (61 ) Допол и и тел ьное к а вт. с вид-ву— (22)Заявлено 24.07.79 (21) 2802661/22-03 с присоединением заявки №
{23)Приоритет— (Gl)M. Кл...
Е 21 С 39/00
Государстввииый комитет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 30.05 ° 81. Бюллетень № 20
Дата опубликования описания 30.05.81
Ф (53) УДК 622, .23(088.8) (72) Авторы изобретения
В. И. Мамаев и Ж. А. Ибраев т .:,„
6 О,(-!. (71) Заявитель (54} .СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОСТИ РАЗРУШЕНИЯ
ГОРНЫХ ПОРОД
Изобретение относится к области определения прочностных свойств горных пород и может быть использовано при лабораторных испытаниях и в исследовательских работах.
Известны способы определения вязкости разрушения (модуля сцепления) основанные на измерении плотности поверхностной энергии с последующим . вычислением искомого модуля (1).
Известен также способ определения вязкости разрушения горных пород, включающий создание искусственных трещин в испытываемых образцах, их разрушение при изгибе, регистрацию разрушающих нагрузок и расчетное определение предела прочности и вязкости разрушения Г2).
Однако в этом способе выполнение в виде надреза не позволяет воспроизводить природную форму вершины треш ины что сиижает точность определения вязкости разрушения. Кроме того, необходимость выполнения ряда после- .
1цовательных приближений величины
Ьязкости разрушения увеличивает трудоемкость способа.
Цель изобретения — повышение точности и снижение трудоемкости on5 ределения вязкости разрушения.
Указанная цель достигается тем, что определяют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного
10 материала затем в образцах из таФ кого же материала создают трещины путем взрывания заглубленного сосредоточенного микрозаряда и по величине предела прочности и вязкости разрушения прозрачного материала находят величину переходного параметра, а вязкость разрушения горных пород определяют, не создавая горной породы трещин, по Форму1
2О ле
2. 2п .126а
КС,"! т1 тп2 1!Ргде К йредел прочности горной
C породы на разрушение прн изгибе;
834347 определяют вязкость разрушения t орной породы.
При достаточно малых размерах внутренних концентраторов напряжений твердые тела не снижают свою прочность и ведут себя так, как будто они изготовлены из бездефектного материала. Обычно такие концентраторы напряжений рассматриваются в виt0 де внутренних дискообраэных трещин, наличие которых не вызывает уменьшения разрушающих нагрузок. Существующие формулы (например, Котрелла, Сака) для оценки максимального размера стабильной 1,перераспространяющейся) микротрещины могут быть приведены к виду:
4
После этого измеряют длину взрывных трещин и производят испытание образца на изгиб. По . величине разрушающего .изгибающего момента и длине взрывных трещин находят вязкость разрушения прозрачного материала с помощью формулы
З "с
"р=(Е+Ъс)утЕ
30 где М вЂ” разрушающий изгибающий моР мент, кгс.см, — момент инерции сечения об-, разца, см
1 — полудлина трещины, см; с — расстояние центра трещины от нейтральной плоскости изгиба, см
К вЂ” вязкость разрушения при изгибе кгс/см3/2, а затем по известным значениям вяз 40 кости разрушения и предела прочнос. ти на изгиб прозрачного материала по формуле (с 3c)m= 3c
> К ф
45, 2. С 2
H где b — предел прочности на изгиб, TI 2. кгс/см
Ь вЂ” высота балки, см> находят переходной параметр и, не соз- 0 давая.в образцах горной породы тре-. щин, определяют предел прочности на изгиб, после чего, используя значения предела прочности на изгиб и переходного параметра, по формуле где
< С
С вЂ” расстояние от центра трещины до нейтральной плоскости изгиба;
m " "переходный параметр;
h — высота образца.
Способ осуществляется следующим образом.
Путем испытания на изгиб образцов иэ прозрачного материала, например плексигласа, цельных и со взрывными трещинами, определяют предел прочности на изгиб цельных образцов, затем в образцах из этого же материала создают трещины действием микровзрыва головки иэ азида свинца в канале, просверленном в средней части образца в виде балки в области
- астягивающих напряжений изгиба.
m - параметр, независящий от свойств материала.
Таким образом, испытание на изгиб бездефектных образцов иэ различных материалов предполагает наличие в них микротрещин, расположенных на соответственно равных расстояниях от нейтральной плоскости изгиба и не оказывающих влияния на величину разрушающих нагрузок, Кроме того, установление значения параметра m для одного материала позволяет осуществить переход на другой материBJI °
Э
Предлагаемый метод определения вязкости разрушения не требует создания в испытываемом образце какихлибо надрезов и трещин.
Что касается определения переходного параметра m нуждающегося в создании искусственных трещин, то он определяется единожды и при определении вязкости разрушения горных пород используется как постоянная величина, Применение предлагаемого метода устраняет необходимость соответствующей обработки и подготовки испытываемых образцов, что в значительной степени упрощает испь<та. Использование при установлс нии переходного параметра дефектов в виде визуально наблюдаемых тр<1«11<и иов>.инас т точность определе>в<в 1 в «. >< ти р,l 1 шения горных ttop >;!.
Формула изобретения
Способ определения вязкости разрушения горных пород, включающий создание искусственных трещин в испытываемых образцах, их нагружение при изгибе, регистрацию разрушающих нагрузок и расчетное оп ределение предела прочности и вязкости разрушения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и снижения трудоемкости, определяют предел прочности на изгиб изотропного прозрачного материала, затем в образцах из этого же материала создают трещины путем взрывания заглубленного сосредоточенного микрозаряда и по величинам предела прочности и вязкости разрушения прозрачного материала находят величину переходного параметра, а вязкость разрушения горных пород определяют, не созда834347 . 6 вая в образцах горной- породы трещин, по формуле
1 2. Ъ
К вЂ” предел прочности горной породы на разрушение при изгибе;
10 С - расстояние от центра тре"
Ь щины до нейтральной плоскости изгиба;
m — переходный параметр;
h — - высота образца.
15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Панасюк В.В. Предельное равновесие хрупких тел с трещинами. Киев
"Наукова думка", 1968.
20 2 Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М., "Наука", 1974, с. 183-186.
Составитель Е. Борисова
Редактор Н. Безродная Техред С.Мигунова Ковректор Л.Иван
Заказ 4030/58 Тираж 627 Подписное
ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35д Раушская наб.д д. 4/5
Фнлиап ЛЙП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4