+7 (8412) 999-189
8 800 200 1605
(звонок по России бесплатный)

Особенности механики скальных грунтов (скальных пород)
Подписаться на рассылку
30.08.2016

Особенности механики скальных грунтов (скальных пород)



Согласно принятой классификации различают следующие типы горных пород:

1) текучие – это породы, в которых частицы движутся вместе с насыщающей их жидкостью (пески-плывуны);

2) рыхлые зернистые – породы, в которых частицы не связаны друг с другом (песок, гравий);

3) связные – породы, в которых минеральные частицы соединены водно-коллоидными связями (суглинки, глины);

4) скальные и полускальные – породы, сложенные минеральными частицами, которые соединены друг с другом жесткими связями. (Согласно ГОСТ 25100: «Класс природных скальных грунтов - грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными),  подразделяют на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности.)


Как правило, породы 1-3 типов относят к классу дисперсных грунтов, закономерности их поведения под нагрузкой изучает механика грунтов. Четвертый тип пород относится к классу скальных грунтов, изучением которых занимается механика скальных грунтов.

Следует сказать, что термин «грунт» обычно применяется в строительном деле вместо принятого в геологии термина «горная порода». Ряд ученых под термином «грунт»  понимает любые горные породы, когда они рассматриваются с точки зрения использования в строительно-технических целях.

Скальные грунты подразделяются на две группы:

 - грунт скальный - грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

- грунт полускальный - грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Условная граница между скальными и полускальными грунтами принимается по прочности на одноосное сжатие (Rc > 5 МПа - скальные грунты, Rc < 5 МПа - полускальные грунты).

 

Механические свойства характеризуют поведение скальных грунтов при нагрузках. К этим свойствам относятся:

- прочностные, характеризующие предельное сопротивление грунта разного рода нагрузкам;

- упругие, которые характеризуют упругую деформируемость грунтов при различных силовых воздействиях;

- акустические, характеризующие распространение в грунтах упругих колебаний.

Знание механических свойств грунтов необходимо для определения реакции скального массива на внешнее силовое воздействие, передаваемое от сооружения.

К основным механическим свойствам относятся прочностные и деформационные характеристики.


Методы получения механических характеристик скальных грунтов (пород)

Прочностные характеристики

Предел прочности на одноосное сжатие σcж – напряжение, при котором образец скального грунта разрушается в поле действия одноосных сжимающих напряжений. Данная характеристика определяется по формуле:

f1.png

где P – разрушающая сжимающая нагрузка, кН; S – площадь поперечного сечения испытываемого образца, см2, Ke – коэффициент устанавливают по ГОСТ 21153.2–84.

Предел прочности на растяжение σпрр имеет меньшее значение в инженерной практике, чем σcж. В большинстве случаев соотношение σcж/ σпрр находится в пределе 8–20. Предел прочности на растяжение σпрр находят по формуле:

f2.png


Деформационные характеристики

Модуль деформации Ед, который определяется при одноосном сжатии, рассчитывается как соотношение нормального напряжения к относительной линейной деформации образца в направлении приложенной нагрузки. Модуль деформации Ед и коэффициент поперечной деформации v в заданном диапазоне напряжений (σн–σк) определяются по нагрузочным ветвям зависимости σ–ε согласно ГОСТ 28985–91 «Породы горные. Метод определения деформационных характеристик при одноосном сжатии». Модуль деформации Ед, МПа, определяется по формуле

f3.png

Коэффициент поперечной деформации

f4.png

Модуль упругости Еу и коэффициент Пуассона μ определяются в этом же диапазоне напряжений по разгрузочным ветвям зависимости σ–ε согласно ГОСТ 28985–91.  Модуль упругости Еу определяется по формуле

f5.png

Коэффициент Пуассона

f6.png 

где σк, σн – напряжения в конце и начале диапазона при нагружении и нагрузке, МПа;

ε1к, ε1н – относительные продольные деформации образца в конце и начале диапазона при нагружении;

ε2к, ε2н – относительные поперечные деформации образца в конце и начале диапазона при нагружении;

ε1′к , 1н ε′ – относительные продольные деформации образца в конце и начале диапазона при разгрузке;

2к ε′ , 2н ε′ – относительные поперечные деформации образца в конце и начале диапазона при разгрузке.



Знание акустические свойств также важно при решении динамических задач взаимодействия сооружения с породным массивом, а также при определении его упругих характеристик в полевых условиях.


Оборудование для механических испытаний грунтов

Большое количество необходимых характеристик предполагает проведение целого комплекса механических испытаний, что до недавнего времени требовало наличия в лаборатории нескольких различных приборов.

Однако, на сегодняшний день, один из российских ведущих экспертов в области разработки оборудования для механических испытаний грунтов (горных пород) – ”НПП “Геотек” – предлагает универсальный испытательный комплекс АСИС для испытаний скальных грунтов (пород). Данный комплекс обеспечивает проведение следующих типов испытаний:

-          трехосное (объемное) сжатие;

-          одноосное сжатие;

-          испытание на срез со сжатием;

-          испытание на срез по ослабленной зоне;

-          испытание на растяжение сферическими инденторами. 


Установка для испытаний скальных грунтов


Достоинства комплекса АСИС

- Проведение испытаний образцов скальных грунтов (пород) в соответствии с ГОСТ 21153.8-88, ГОСТ 21153.2-84, ГОСТ 21153.5-88, а также в соответствии с иностранными стандартами;

- Проведение испытаний образцов различных типоразмеров;

- АСИС обеспечивает проведение нескольких различных испытаний  на одном и том же приборе.

Скачать подробное описание комплекса “АСИС –скальные грунты”

Посмотреть презентацию  комплекса АСИС на одном из семинаров нашей компании.

Скачать статью "Об интеграции с АСИС сторонних измерительных систем для лабораторных испытаний горных пород в пластовых условиях".


«НПП «Геотек»  также дает возможность решения проблемы низкой профессиональной подготовки  персонала лабораторий –  в рамках договора поставки для клиентов ежемесячно проводятся бесплатные консультации по работе с приобретаемым оборудованием на базе учебного кабинета компании. Ваши сотрудники смогут овладеть практическими навыками подготовки оборудования к испытаниям и управления процедурой их проведения с помощью программного обеспечения. Теоретическую базу сотрудников лабораторий можно повысить на курсах повышения квалификации.

Кроме испытаний скальных грунтов (пород) «НПП «Геотек» также предлагает ряд технических решений для испытаний, в т.ч. динамических, таких материалов как бетоны и  асфальтобетоны.

Узнать  условия поставки оборудования можно по телефонам:

- 8-800-200-16-05 (звонок по России бесплатный);

- (8412) 999-189;

или напишите нам на электронную почту marketing@npp-geotek.ru.


Скачать данную статью в формате pdf




Уважаемые коллеги!
Будем Вам очень признательны, если Вы ответите на несколько вопросов нашей анкеты. Вам не надо будет ничего скачивать, а затем после заполнения отправлять, Вам достаточно будет только ответить на вопросы в открывшемся окне.
Это займет у Вас не более 1-2 минуты, но это Ваше небольшое усилие даст нам возможность стать лучше!
Большое спасибо!
Ссылка на анкету.


← Назад к списку новостей

Элемент не найден!