Тау жыныстарының беріктік қасиеттерін анықтауға жалпы нұсқаулар

5-қосымша

Бір осьті қысуға төзімділік шегі σ_сж төзімділікті есептеуде кеңінен қолданады, ал корреляцияда төзімділік шегімен σ_р ол сәтті қолданылуы мүмкін. Жылжу процесінің сипаты мен параметрлерін болжағанда жіктемелік белгілерінің бірі-М.М. Протодьяконов бойынша тау жыныстарының беріктік коэффициенті:

f = σ_сж/10
Тау жыныстарының қажет беріктілік сипатын алу үшін зертханалар мен табиғат жағдайларында сынаулар өткізіледі. Зертханалық сынауларды арнайы мамандандырылған зертханалар іріктелген тау жыныстарынан өткізеді. Бұл жағдайда әрбір тау жынысының қажет түрі қамтамасыз етіледі, тау жыныстарының біршама берік сипаттағы өкілдерін алу үшін МСТ-ке сай сынау әдістерімен қамтамасыз етеді.

1. Сынамаларды іріктеу
Зертханалық сынаулар үшін сынамаларды іріктеуді тікелей кен қазбаларында жасайды. Кен орындары, негізінен күрделі геологиялық жағынан әр түрлі тау жыныстарымен сипатталатындықтан, сынамаларды іріктеу пункттерінің арасындағы қашықтық 200 бастап 25 м дейін өзгереді. Сынамалар саны литологиялық тау жыныстарының (біршама тән) санымен анықталады. Мұнда монолиттердің саны немесе әрбір тау жынысының саны, әрбір сынау түрі үшін қажет санымен қамтамасыз етіледі. Іріктелген сынамалардың сақталуы мен тұтастығына ерекше назар аудару керек, оларды іріктегенде, оларды тасымалдап және сақтағанда да аса сақ болған дұрыс. Массивтен сынаманы алып шығу, оның табиғи құрылымын бұзбай алып шығу. Топырақтан 0,2 м салынған бағаннан оны бөліп алмайды. Іріктеліп алынған сынамаларды жәшікке сынау орнына жіберу үшін орап салады. Сынамалар бар жәшіктерді лақтыруға, жауын-шашынның астында немесе аязға қалдыруға болмайды. Тану жыныстарының сынамалары, сынауға жіберілетіндері қажет құжатпен қамтамасыз етіледі, ол әрбір тау жынысының алынған орны мен уақытын, тау жынысының атауы мен сынау түрін анықтауға мүмкіндік береді.

2. Зертханалық зерттеулер
Тау жыныстарының сынамаларын механикалық сынаудың негізгі түрлері 1-кестеде берілген. Онда сынау тәсілдері, беріктілік сипаттарының атауы мен сынау үшін қажетті сынамалардың ең кіші өлшемдері берілген. Қысқанда беріктілік шегін осьтік пуансондар әдісімен, биік цилиндрлерді бір осьті қысу немесе жартылай дұрыс пішінмен анықтау әдістері берілген. Шамамен алғандағы нәтиже бойынша дұрыс емес пішін үлгілерін сферикалы индентормен бөлу созғанда және қысқанда беріктілік шегімен анықталады. Екінші жағдайда сонымен қатар түзілетіннің бойында цилиндрлік жатқан үлгілердің сыналуын пайдаланады.

Үлгідегі ілінісу коэффициенті мен ішкі үйкеліс бұрышын беріктілік құжатын құрумен тұрақтандырғыштарда үш осьті қысу немесе 30, 40 және 60° бұрыштарында қисық кесу әдісімен анықталады (5). Шамамен ілінісу коэффициенті мен ішкі үйкеліс бұрышы созылу мен қысылуда беріктік шегі қатынасы бойынша анықталады. Тау жыныстарының массивінде ішкі үйкеліс бұрышының шамаларын анықтағанда массивте ішкі үйкеліс бұрышы беттері бойынша, қиылысатын қабаттар мен сай келмейтін тегіс жарықшалар, ішкі үйкеліс бұрышы деп алынуы мүмкін, ол тау жыныстарының кесігіне зертханалық сынаулар бойынша берілген тау жынысы үшін алынған ішкі үйкеліс бұрышы деп алынған. Зертханалық сынауларды жалпы массивте емес, ал тек қана қатты тау жынысының кесегіндегі беріктілік қасиетін алуға мүмкіндік береді. Беріктілік сипаттарына көшу үшін барлық массивтің сипаты үшін құрылымда босаңдану λ, коэффициентін пайдаланады, яғни мұны үлгідегі тау жынысының орта беріктігіне массивтегі тау жынысының беріктігінің тең қатынасы деп түсінеді.

Табиғи зерттеулерді өткізу-еңбек сыйымдылықты процесс, әсіресе жер

асты кен қазбаларында. Жер асты кен қазбаларында кен орындарында алынған массивтегі ілінісу туралы көптеген бар деректер (5), ілінісу шамасы мен құрылымдық босаңдау коэффициентінің мәні карьерлерде алынғандардан ерекшеленетінін көрсетеді. Сол себепті тау жыныстарының беріктігі мен жылжуын есептегенде, кен орындарында жылжу мәселелерін болжай отырып зерделенбеген тау жыныстарының жылжу процестерімен массивтегі ілінісу шамасын алу үшін сәйкес эмпирикалық өрнек қолданылады. Массивтегі ілінісу коэффициентін анықтау үшін кейбір нақты біршама формулаларды келтірейік. Осы формулаларда қолданылатын бастапқы деректер табиғи немесе зертханалық сынау нәтижелері бойынша алынады:
К_м = (0,02 – 0,06)К_к;
К_м = ;
К_м = ,

мұнда -кесектегі тау жынысының беріктігіне байланысты коэффициент, жарықшақтық дәрежесі мен сипаты (2-кесте бойынша анықталады); W – жарылу қарқындылығы (4-қосымша); b = sin² α + ξcos² α; (мұнда ξ – бүйірлік үгілу коэффициенті).

Босаңдау беті (ρ_м) бойынша үйкелу бұрышының шамасы үстіңгі беттің босаңдау сипатына байланысты болады. Зертханалық сынаулармен мына мәселе анықталады, тегіс бетті тау жыныстарының барлығы үшін босаңдау бұрышы ρ_м мына мәнді 18-25^о құрайды, ал тегіс емес бетпен босаңдау беті - 23-30°. Айналы тайғанаумен тегіс бет үшін-12-15°, ал тегіс емес болса-18-25°. Тегіс және тегіс емес кедір-бұдырлы бет үшін босаңдау беттері бойынша (ρ_м) үйкелу бұрышы ішкі үйкелу бұрышына ρ_к жақын. Ішкі үйкелу бұрыштарының мәні, 3-кестеде көрсетілген.

Жылдам-әдістерді өріс жағдайларында сынаманы орнында іріктеуде тау жыныстарының беріктік қасиеттерін болжамды анықтау үшін қолданады. Ол қажетті беріктік сипатын аз шығынмен алуға мүмкіндік береді.

________________________
1-кесте

Сынау түрі	Сынау тәсілі	Тау жынысы-ның тобы	М.М. Протодъяконов бойынша беріктік коэффициенті	Беріктік сипаттамалары	Бір сынаманы сынау үшін үлгілер саны	Бір сынау үшін бір үлгі өлшемдері, мм	Жіберілетін сынамалардың минимум өлшемдері
							Бұрғылау ұңғымасының керн, мм		Монолит, мм
							Бір кесек	Жалпы өлшемдер
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Беріктік шегі	Осьтік пуансон әдісі	Қатты орташа қатты	> 8 5 - 8	σсж	6 – 8 4 – 6	do =dK ho = 11 - 12	dк ≥ 42 lк= 150	dк ≥ 42 Lк = 300	250х200х200
	Биік цилиндрлердің қысылуы	Қатты орташа қатты	> 8 5 - 8	σсж	6 - 10	do =dK ho = (1,5 – 2,0) do	dк ≥ 42 lк= 150	dк ≥ 42 Lк > 10 dK	300х300х200
	Дұрыс емес пішін үлгілерін сынау	Қатты орташа қатты	> 8 5 - 8	σсж, σр	6 – 10	80х80х80	–	–	250х200х200
Үйкелу мен ілінісу	Матрицадағы қисық қима	Қатты орташа қатты	> 8 5 - 8	ρ, Кк	6 - 15	–	dк ≥ 70 lк≥ 150	dк ≥ 70 Lк = 1000	300х300х200

Ескерту. σ_сж – бір осьті қысуға беріктік шегі, МПа, σ_р – бір осьті созуға беріктік шегі, МПа; ρ – ішкі үйкелу бұрышы, градус; К_к – ілінісу коэффициенті, МПа; L_к – бір сынаманың кесектерінің жалпы ұзындығы; d_o – сынауға арналған үлгі диаметрі; h_о – сынау үшін үлгі биіктігі; l_к – бір кесек керннің ұзындығы

2-кесте

3-кесте

Мысалы, кен орындарында тау жыныстарының беріктігін анықтау үшін арнайы БУ-39 приборы қолданылады. Прибор дұрыс емес еркін пішін үлгілерінде өлшенетін үлгі 80х80х100 мм аспайтын, созылу мен қысуға тау жыныстарының беріктігін анықтайды. Жұмыс істеу принципі, сынау әдістемесі мен нәтижелерді өңдеу Нұсқауда берілген (7).

Геодезиялық зерттеу әдістерінен біршама танылған және таралған түрі ультра дыбысты, оның көмегімен толқындардың таралу жылдамдығы бойынша беріктік және серпімділік көрсеткіштері немесе тау жыныстарындағы олардың ауытқу амплитудасы анықталады (6).

______________________