Wydział Górniczy Budownictwo rok III	Ćwiczenie nr 11	Rok akademicki	Data	Ocena
Imię i nazwisko Karolina Jezierska	Oznaczanie modułu jednostronnego ściskania skał	2001/2002	18/12/2001

Badanie przeprowadzamy na urządzeniu zwanym edometrem w którym umieszczamy próbkę przeznaczoną do badań. Poddajemy próbkę stopniowo zwiększanemu obciążeniu i odnotowujemy odkształcenie pionowe jakiemu ulega. Próbka nie może się odkształcać na boki zatem zmiana wymiarów pionowych jest miarą zmian jej objętości.

Poniżej zamieszczone są odczyty czujników zegarowych

Obciążenie	Czas	Odczyty czujników		Zmniejszenie wysokości próbki			Wysokość próbki
σi [MPa]	 [s]	[mm]		hi [mm]		średnie	hi [mm]
		4,9	4,92				20,0000
0,05	60	4,70	4,80	0,3000	0,2000	0,2500	19,7500
	120	4,65	4,77	0,3500	0,2300	0,2900	19,7100
	300	4,63	4,74	0,3700	0,2600	0,3150	19,6850
	600	4,61	4,73	0,3900	0,2700	0,3300	19,6700
	900	4,59	4,72	0,4100	0,2800	0,3450	19,6550
	1200	4,58	4,71	0,4200	0,2900	0,3550	19,6450
		4,695	4,645				19,7600
0,10	60	4,35	4,48	0,6500	0,5200	0,5850	19,4150
	120	4,28	4,46	0,7200	0,5400	0,6300	19,3700
	300	4,24	4,41	0,7600	0,5900	0,6750	19,3150
	600	4,19	4,37	0,8100	0,6300	0,7200	19,2800
	900	4,17	4,36	0,8300	0,6400	0,7350	19,2650
	1200	4,16	4,35	0,8400	0,6500	0,8950	19,1150
		3,71	3,88				18,8850
0,20	60	3,40	3,53	1,6000	1,4700	1,5350	18,4650
	120	3,38	3,45	1,6200	1,5500	1,5850	18,4150
	300	3,33	3,38	1,6700	1,6200	1,6450	18,3550
	600	3,31	3,36	1,6900	1,6400	1,6650	18,3350
	900	3,30	3,35	1,7000	1,6500	1,6750	18,3150
	1200	3,29	3,32	1,7100	1,6800	1,6950	18,3050
		2,175	2,265				17,3100
0,40	60	2,70	2,75	2,3000	2,2500	2,2750	17,7250
	120	2,69	2,68	2,3100	2,3200	2,3150	17,6850
	300	2,65	2,63	2,3500	2,3700	2,3600	17,6400
	600	2,62	2,58	2,3800	2,4200	2,3900	17,6100
	900	2,61	2,57	2,3900	2,4300	2,4100	17,5900
	1200	2,60	2,56	2,4000	2,4400	2,4200	17,5800

Korzystając ze wzorów :

- na moduł jednostronnego ściskania:

M = σ_i * h_i/h_i *ℵ_i

gdzie:

M - edometryczny moduł ściśliwości [MPa]

σ_i - przyrost naprężenia normalnego w próbce skalnej , [MPa]

h_i - zmniejszenie wysokości próbki wskutek zwiększenia naprężenia o Dsi [mm]

h_i - grubość próbki przed zwiększeniem naprężenia o Dsi , [mm]

ℵ_i - współczynnik korekcyjny

_i - odkształcenie jednostkowe próbki, ei=Dhi/hi

i - numer zakresu obciążenia

• na moduł odkształcenia

E_o = M

gdzie:

E_o - moduł odkształcenia. [MPa]

M - moduł ściśliwości [MPa]

ν - współczynnik rozszerzalności bocznej (=0,3)

Po obliczeniach dostajemy następujące wyniki:

:

Lp.	Zakresy obciążenia	Odkształcenie	Współczynnik	Moduł ściśliwości	Moduł odkształcenia
i	σi [MPa]	i=hi/hi	i	M [MPa]	Eo [MPa]
1	0,0 - 0,05	0,0125	1,2	4,8		3,56
2	0,05 - 0,1	0,018	1,4	7,74		5,72
3	0,1 - 0,2	0,046	1,15	4,91		3,63
4	0,2 - 0,4	0,092	1,20	5,18		3,83
5	0,0 - 0,1	0,044	1,1	2,45		1,81
6	0,0 - 0,2	0,084	1,05	2,47		1,82
7	0,0 - 0,4	0,112	1,16	3,83		2,83

WNIOSKI:

W wyniku badania ściśliwości skały poprzez stopniowe obciążanie próbki skalnej w warunkach uniemożliwiających jej rozszerzanie uzyskano odpowiednie zmiany wysokości w poszczególnych przedziałach obciążeń t.j.

dla δ = ( 0,05 - 0,1) MPa ; δ = ( 0,1-0,2 ) MPa

dla δ = 0,4 MPa uzyskano końcowe osiadanie 17,58 mm , co przy początkowej wysokości

h = 20 mm daje 2,42 mm wartości osiadań dla całego przyłożonego obciążenia pionowego .

Znając wartości osiadań końcowych przy zadanym obciążeniu , określić można M - moduł jednostronnego ściskania , jako stosunek przyrostu osiowego naprężenia normalnego do jednostkowego zmniejszenia wysokości próbki . Jak wskazują wyniki badań ściśliwości M osiąga największą wartość dla przedziału 0,2 - 0,4 MPa . Z czego można wnioskować , że przy zwiększaniu obciążenia wzrasta wartość modułu ściśliwości .

Opierając się o wykresy konsolidacji można stwierdzić , że największe osiadania następują w pierwszej minucie przy każdorazowej zmianie obciążenia , należy to rozumieć , że próbka uległa pełnej konsolidacji i dopiero dodając kolejne obciążniki uzyskujemy jej dalsze osiadanie , aż do obciążenia 0,4 MPa .

Interpretacja osiadań końcowych przy każdym stopniu obciążenia w postaci wykresu

ściśliwości , pokazuje współzależność liniową pomiędzy naprężeniami a odkształceniami pionowymi , oczywiście w ustalonym zakresie obciążeń .

---