W.1.1 порядок испытаний
(1) В качестве примеров испытаний при неодноосном сжатии и испытаний на деформируемость рекомендуется следовать методикам, изложенным в стандартах ISRM или ASTM. Помимо этого можно использовать дополнения, указанные в разделе W.1.
Примечание — См. Х.4.11.1.
(2) ISRM предполагает два метода испытаний:
— первый метод: определение прочности породы на неодноосное сжатие;
— второй метод: определение деформируемости породы при сжатии.
(3) С помощью первого метода определяется предел прочности на сжатие, а второй дает дополнительную возможность получить модуль упругости Юнга и коэффициент Пуассона. Наиболее предпочтительным является второй метод.
(4) Процедуры, предлагаемые в стандарте ISRM, очень трудно соблюсти, особенно в отношении подготовки образцов и геометрических допусков. Техника проведения испытаний, рекомендуемая
в настоящем приложении, менее строгая. Хотя методика, рекомендуемая в ISRM, более предпочтительна, в настоящем техническом кодексе предусматривается набор минимальных требований. Считается, что важнее провести большее количество испытаний, чем меньшее количество испытаний на более высококачественных образцах.
(5) В методику ISRM следует внести следующие изменения и дополнения:
— диаметр цилиндров должен быть в пределах от D до (D + 10) мм, где D — диаметр пробы (образца). При условии, что можно обеспечить достаточную жесткость плиты, диаметр цилиндра может быть больше, чем (D + 10) мм. Требуются особые меры, чтобы должным образом отцентрировать образец;
— опытные образцы должны быть подготовлены в виде правильных круглых цилиндров с коэффициентом отношения высоты к диаметру от 2 до 3 и с диаметром не менее 50 мм. Отношение диаметра образца к самому крупному зерну неустойчивой породы может быть низким, как например 6:1.
Однако соотношение 10:1 является более предпочтительным;
— торцевые части образца должны быть плоскими, в пределах 0,02 % от диаметра образца,
и не должны отклоняться от нормали к оси образца более чем на 0,1°;
— использование покрывающих материалов или обработка поверхностей торцов (помимо машинной) не допускается, кроме случаев испытания мягких скальных грунтов, где механические характеристики покрывающих материалов должны быть лучше, чем у подлежащей испытаниям горной породы.
— диаметр и высота испытываемого образца должны быть определены до ближайших 0,1 мм или 0,2 %, в зависимости от того, какое из значений явлется большим;
— в тензометрических измерениях радиальных и осевых напряжений база тензометра должна быть не менее чем в 10 раз больше размера зерен. Измерения должны производиться на средней трети опытного образца, во избежание влияния трения и неоднородностей напряжения на торцах. Измерение вертикального напряжения по всей высоте образца допускается только в том случае, если можно доказать, что получается практически такой же результат, как если напряжение измеряется по средней трети высоты образца;
— нагрузка должна прилагаться к образцу при постоянной скорости изменения напряжения или при постоянной скорости деформации так, чтобы разрушение произошло в течении от 5 до 15 мин. Если для более качественного определения параметров деформации применяются циклы нагрузки и разгрузки, затраченное на них время должно быть исключено из вышеупомянутого интервала времени.
— устройство, которое будет использоваться для приложения и измерения осевой нагрузки на опытный образец, должно иметь достаточную мощность и быть способным оказывать нагрузку с постоянной интенсивностью. Следует проверить параллельность цилиндров.
(6) Начальные деформации могут включать прилегание торцов образца к прессующему устройству и/или закрытию микротрещин в опытном образце. Измерение общих вертикальных деформаций путем использования только расстояния между стальными половинками пресса может привести
к неправильным результатам определения характеристик деформации.
W.1.2 Количество испытаний
(1) Характеристики породы могут сильно различаться в зависимости от литологии, диагенеза или отвердения, истории нагружения, выветривания и других естественных процессов, даже в пределах одного геологического пласта. В таблице W.1 приводятся указания по минимальному количеству испытаний на неодноосное сжатие, которое зависит от изменчивости породы и сопоставимого аналогичного опыта его изучения.
Таблица W.1 — Испытания на неодноосное сжатие. Рекомендуемое минимальное количество образцов, подлежащих испытаниям в одном слое породы по бразильскому методу и на трехосное сжатие
| Стандартное отклонение измеренной прочности s, % от среднего значения | Рекомендуемое мин. количество образцов для испытаний, если сопоставимый аналогичный опыт | ||
| отсутствует | средний | широкий | |
| s > 50 | |||
| 20 < s < 50 | |||
| s < 20 | 0a) | ||
| а) Действительно только для очень однородных типов породы при наличии широкого опыта и сведений по характеристикам локальных грунтов. |
W.2 Испытания сосредоточенной нагрузкой