Современные методики и оборудование для определения механических свойств скальных грунтов и горных пород

В статье рассказывается о трех основных методах определения предела прочности горных пород при одноосном растяжении/сжатии образцов. В связи с тем, что подобные испытания проводятся всё в большем количестве, а сроки, отводящиеся на их выполнение, становятся все более сжатыми, автор предлагает применение метода, который заключается в разрушении образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами. Для проведения испытаний в статье рекомендуется применение нового оборудования ПСН-0.16.10 и ПСН-1.14.10, разработанного специалистами ООО «ПрогрессГео».

Игорь Озмидов

Генеральный директор ООО «ПрогрессГео», советник РАЕН

Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Подробнее: Современные методики и оборудование для определения механических свойств скальных грунтов и...

ГОСТ 24941-81 «Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими инденторами»

Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает методы определения показателей прочности и деформируемости на образцах произвольной формы. 

Методы предназначены для исследовательских и массовых испытаний горных пород в лабораторных и полевых условиях. 
не распространяется на мерзлые горные породы

Подробнее: ГОСТ 24941-81 «Породы горные. Методы определения механических свойств нагружением сферическими...

ГОСТ 21153.3-85 "Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении"

Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методы определения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам, изготовляемым из представительной породной пробы:

метод разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;

метод разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;

метод разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;

метод комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.

Стандарт не распространяется на мерзлые горные породы.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

Подробнее: ГОСТ 21153.3-85 "Породы горные. Методы определения предела прочности при одноосном растяжении"

Испытания на прочность строительных материалов: кирпич, плитка, песок

К строительным материалам относится продукция, которая используется в строительстве зданий и сооружений, в качестве отделочных, облицовочных и лакокрасочных материалов:

  • лесоматериалы и изделия деревянные строительные;
  • щебень, песок, глина, камень, керамзит, блоки, плиты;
  • материалы из природного камня;
  • цемент;
  • материалы стеновые и перегородочные,
  • известь, гипс, смеси бетонные;
  • изделия керамические: плитки, трубы;
  • черепица;
  • материалы тепло и звукоизоляционные;
  • материалы отделочные полимерные, кровельные, гидроизоляционные;
  • линолеум;
  • мастики, пасты, эмульсии кровельные и гидроизоляционные;
  • строительные нетканые материалы и др

Подробнее: Испытания на прочность строительных материалов: кирпич, плитка, песок

Испытания на прочность строительных материалов: бетон и асфальт

Методика испытаний бетонов и асфальтобетонов

Основные показатели, которые тщательно проверяются на соответствие стандарту ГОСТ, это прочность на сжатие, на осевое растяжение, морозостойкость, водонепроницаемость и средняя плотность.

Испытания прочности бетона проводятся в лаборатории и путем проведения измерений на строительной площадке.

В лаборатории проводят испытание кубиков бетона. Берут кубик 10х10х10 и применяют к нему давление, определяя граничную силу нажима, при котором материал начинает разрушаться. Таким образом подтверждается марка бетона на прочность (В). Образец должен быть выдержан 28 суток, но возможно определение прочности и для 7-дневного бетона, или выдержанного всего 3 или 14 дней. В таком случае будет определена прочность промежуточной стадии твердения. Например, считается, что  7-суточный бетон имеет 70% прочности.

Виды испытаний бетона

Подробнее: Испытания на прочность строительных материалов: бетон и асфальт

ГОСТ 24452-80 БЕТОНЫ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Стандарт устанавливает методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона бетона

Призменную прочность, модуль упругости и коэффициент Пуассона следует определять на образцах-призмах квадратного сечения или цилиндрах круглого сечения с отношением высоты к ширине (диаметру), равным 4. Ширина (диаметр) образцов должна приниматься равной 70, 100, 150, 200 или 300 мм в зависимости от назначения и вида конструкций и изделий. За базовый принимают образец размерами 150´150´600 мм.

Размеры образцов в зависимости от наибольшей крупности заполнителя должны удовлетворять требованиям ГОСТ 10180-78

Подробнее: ГОСТ 24452-80 БЕТОНЫ МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

Классификация грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие

1. Классификация грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие
Rв водонасыщенном состоянии:
Разновидность грунтов
Предел прочности на одноосное сжатие
R, МПа
Очень прочный
> 120
Прочный
120 - 50
Средней прочности
50 - 15
Малопрочный
15 - 5
Пониженной прочности
5 - 3
Низкой прочности
3 - 1
Очень низкой прочности
< 1

Подробнее: Классификация грунтов по пределу прочности на одноосное сжатие

Деформационные свойства скальных грунтов

Для характеристики деформационных свойств грунтов используются: модуль деформации E (модуль упругости Еу и модуль общей деформации Еобщ), коэффициент поперечного расширения р., модуль сдвига G и модуль объемного сжатия К.

Показатели деформационных свойств в пределах справедливости закона Гука связаны определенными зависимостями, которые позволяют по двум любым показателям определять остальные.

Модуль упругости Eу равен отношению напряжения при одноосном сжатии к относительной обратимой деформации.

Подробнее: Деформационные свойства скальных грунтов

Одноосное испытание грунтов

Испытания образцов на одноосное сжатие являются простейшими и применяются для прочных скальных, полускальных, мерзлых и плотных глинистых грунтов, из которых можно вырезать образец цилиндрической и призматической формы с диаметром или стороной поперечного сечения 40— 45 мм. Особенностью такого испытания является отсутствие боковых напряжений (σх=σу=0), т.е. возможность свободных боковых деформаций грунта (εх = εу—∞).

Согласно рис. 1а относительная деформация образца грунта

     (5.1)

Рис. 1. Испытание грунта на одноосное сжатие: а — схема испытания; б — диаграмма деформаций

Связь между напряжением и деформацией устанавливается согласно известному из сопротивления материалов закону Гука σ=εЕ, где Е— модуль упругости грунта.

Таким образом, испытание грунта на одноосное сжатие в наименьшей степени соответствует действительным условиям деформирования грунта в массиве, так как не учитывает реакции окружающего его грунта, который ограничивает боковые перемещения.