Прочность пород при сжатии (часть 1)

Показатель сопротивления горных пород разрушению при одноосном сжатии является наиболее общей характеристикой их прочностных свойств.
Основным методом испытаний горных пород на сжатие является метод строительной механики, сущность которого заключается в непосредственном определении максимального напряжения, предшествующего разрушению образца правильной геометрической формы при его одноосном нагружении. Одноосное сжатие образцов цилиндрической, кубической или призматической форм осуществляется нагружением вдоль оси равномерно распределяемым по торцам усилием, которое увеличивают до разрушения образцов (рис. 4.1, а).

Международным бюро по механике горных пород разработана методика испытаний, рекомендованная в качестве единого стандарта для определения пределов прочности пород при одноосном сжатии. Нормативы метода предусматривают проведение испытаний на цилиндрических образцах пород диаметром 40—50 мм с соотношением высоты к диаметру в пределах 0,9—1,1. Образцы получают при разрезании кернов, при этом торцевые поверхности шлифуют, они должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны к образующим цилиндра.
Предел прочности породы рассчитывают по формуле, Па

где Fmах — разрушающая нагрузка, Н; S0 — площадь поперечного сечения образца, м2.
В том случае, если отношение высоты образца к его диаметру не равно 0,9—1,1, рекомендуется провести пересчет предела прочности по формуле

где σп — прочность образца с нестандартным отношением высоты и диаметра; d — диаметр образца; h — высота образца.
Массовое определение предела прочности на сжатие цилиндрических образцов затрудняется относительно высокой трудоемкостью их подготовки к испытаниям и необходимостью расхода большого количества кернового материала. В связи с этим разработан ряд упрощенных методов определения прочности породы на сжатие испытанием образцов полуправильной и неправильной форм, не требующих отбора керновых проб (см. рис. 4.1, б и в).
Наиболее широкое применение получил метод испытаний образцов полуправильной кубической формы. Образцы получают путем раскалывания пластин горной породы толщиной 20—40 мм с двумя параллельными шлифованными гранями.