ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СДВИГА ГОРНЫХ ПОРОД ПО ТРЕЩИНЕ

     Устойчивость блочного породного массива определяется преимущественно сдвигом горных пород по трещинам отдельности. Для экспериментального изучения данного процесса нами разработан, изготовлен и опробован лабораторный стенд .

    Для испытаний использовались образцы цилиндрической формы (керны). Образование трещины производилось путем раскалывания керна по образующим. До начала эксперимента и в ходе нагружения образцов производили электронные фотографии трещины. Продольная нагрузка (сдвигающие напряжения) увеличивалась ступенчато с шагом 2 Н. Уровень поперечной (сжимающей) нагрузки обеспечивался постоянным в течение всего опыта. Продольные и поперечные деформации измерялись индикаторами часового типа с ценой деления 0,001 мм.

Для построения паспортов прочности использовалось уравнение [1]:

τ= σ · tg[ ф_ост + Кш(1-σ/σ_тр)ⁿ]+C, (1)

где φост - угол трения по берегам уже сдвинувшейся трещины, когда не ее контакты попадают продукты разрушения выступающих частей шероховатости; Кш – коэффициент шероховатости трещины; σтр – прочность материала берегов трещины; С – сцепление; n – некоторый эмпирический коэффициент.

    К испытанию приняты образцы порфирита Североуральских бокситовых месторождений. В работе нами обоснована методика определения коэффициента шероховатости по фрактальной размерности линии трещин. В данных экспериментах установлено, что для полученных трещин в среднем Кш = 4. Прочность берегов трещины σтр, сцепление С и показатель степени n находилась способом «наименьших квадратов» по опытным данным.  

    Таким образом, изготовленное испытательное устройство и отработанная методика экспериментов являются базой для дальнейших исследований прочности трещиноватых пород и прогноза их устойчивости в подземной выработке.