Akademia Górniczo-Hutnicza
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Wydział Górnictwa i Geoinżynierii
Kierunek Górnictwo i Geologia
Specjalność Eksploatacja Złóż Surowców Mineralnych
WYZNACZANIE PARAMETRÓW MECHANICZNYCH SKAŁ
Imię i nazwisko:
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest określenie parametrów mechanicznych skał takich jak Moduł Younga [E], współczynnik Poissona [υ], wytrzymałość doraźna na ściskanie [Rc] oraz wskaźnik potencjalnej energii sprężystej skały PES. Na ich podstawie należy zakwalifikować skałę do danej kategorii mówiącej nam o jej skłonności do tąpań.
Wzory wykorzystane w obliczeniach
MODUŁ YOUNGA E
gdzie:
ΔF - różnica obciążenia końcowego Fk i wstępnego Fw próbki [N]
Fk=0,75*Pkr [N]
Fw=0,15* Pkr [N]
Pkr - obciążenie odpowiadające naprężeniu Rc [N]
h - początkowa wysokość próbki [mm]
S - pole przekroju początkowego próbki [mm2]
Δh - uśrednione skrócenie próbki przy obciążeniu w granicach (Fw, Fk) [mm]
Rc - wytrzymałość doraźna na ściskanie [Pa]
WSPÓŁCZYNNIK POISSONA
gdzie:
εn - jednostkowe odkształcenie poprzeczne
εm - jednostkowe odkształcenie podłużne
WYTRZYMAŁOŚĆ DORAŹNA NA ŚCISKANIE
WSKAŹNIK POTENCJALNEJ ENERGII SPRĘŻYSTEJ SKAŁY PES
Tabele wyników i obliczenia
Pomiary zależności skrócenia i przyrostu średnicy próbki od obciążenia
|
|
Długość początkowa próbki h0 [mm] |
154,2 |
Średnica początkowa próbki d0 [mm] |
76,4 |
Przyrost obciążenia ΔP [kN] |
10 |
Obciążenie odpowiadające naprężeniu Rc [kN] |
378 |
Moduł Younga
Fk=0,75*378000=283500 [N]
Fw=0,15* 378000=56700 [N]
ΔF = 226800 [N]
h =154,2 [mm]
S =4582 [mm2]
Δh =0,643 [mm]
Współczynnik Poissona
Wytrzymałość doraźna na ściskanie
Wskaźnik potencjalnej energii sprężystej skały PES
Nr |
Δh [0,01mm] |
|
Δd [0,01mm] |
P[kN] |
||||||
|
Δh1 |
Δh2 |
Δh3 |
Δhśr |
Δd1 |
Δd1 |
Δd2 |
Δd2 |
Δdśr |
|
8 |
7 |
6,5 |
7,2 |
-5 |
5 |
4 |
-3,5 |
0,25 |
10 |
|
13 |
10 |
11 |
11,3 |
-5 |
6 |
4 |
-3 |
1 |
20 |
|
16,5 |
14 |
15 |
15,2 |
-4 |
5 |
3,5 |
-2,5 |
1 |
30 |
|
19 |
17,5 |
18 |
18,2 |
-3 |
4 |
3 |
-2 |
1 |
40 |
|
24 |
20 |
21 |
21,7 |
-2 |
3 |
3 |
-1,5 |
1,25 |
50 |
|
27 |
23 |
24 |
24,7 |
-2 |
3,5 |
3 |
-1 |
1,75 |
60 |
|
30,5 |
26,5 |
27,5 |
28,2 |
-1,5 |
3,5 |
3 |
-0,5 |
2,25 |
70 |
|
34 |
30 |
30,5 |
31,5 |
-1 |
3,5 |
3 |
0 |
2,75 |
80 |
|
37,5 |
33 |
33,5 |
34,7 |
-1 |
3 |
3 |
0 |
2,5 |
90 |
|
41 |
36 |
36,5 |
37,8 |
-0,5 |
3 |
2,5 |
0 |
2,5 |
100 |
|
44,5 |
39 |
39 |
40,8 |
-0,5 |
3,5 |
2,5 |
0,5 |
3 |
110 |
|
48 |
41,5 |
42 |
43,8 |
-0,5 |
4 |
2,5 |
1 |
3,5 |
120 |
|
51 |
44,5 |
45 |
46,8 |
-0,5 |
4 |
2,5 |
1 |
3,5 |
130 |
|
54,5 |
47 |
47,5 |
49,7 |
-1 |
4,5 |
3 |
1,5 |
4 |
140 |
|
58 |
50 |
50 |
52,7 |
-1 |
5 |
3 |
1,5 |
4,25 |
150 |
|
60,5 |
52,5 |
52,5 |
55,2 |
-1 |
5,5 |
3 |
1,5 |
4,5 |
160 |
|
64 |
55 |
55 |
58 |
1,5 |
6,5 |
3 |
1,5 |
6,25 |
170 |
|
68 |
58 |
57,5 |
61,2 |
-1,5 |
7 |
3 |
2 |
5,25 |
180 |
|
71,5 |
60 |
59,5 |
63,7 |
-2 |
7,5 |
3 |
2 |
5,25 |
190 |
|
75 |
62,5 |
62 |
66,5 |
-2,5 |
8 |
3,5 |
2 |
5,5 |
200 |
|
78,5 |
65 |
64,5 |
69,3 |
-2,5 |
8,5 |
3,5 |
2 |
5,75 |
210 |
|
82 |
68 |
67 |
72,3 |
-3 |
9 |
4 |
2,5 |
6,25 |
220 |
|
85 |
70,5 |
69 |
74,8 |
-3,5 |
10 |
4 |
2,5 |
6,5 |
230 |
|
88 |
73 |
71,5 |
77,5 |
-3,5 |
10,5 |
4 |
3 |
7 |
240 |
|
92 |
75,5 |
74 |
80,5 |
-4 |
11 |
4 |
3 |
7 |
250 |
|
95 |
78 |
77 |
83,3 |
-4 |
11,5 |
4 |
3 |
7,25 |
260 |
|
98 |
81 |
80 |
86,3 |
-4,5 |
12 |
4 |
3 |
7,25 |
270 |
|
100 |
84 |
83 |
89 |
-4,5 |
12 |
4,5 |
3,5 |
7,75 |
280 |
|
103 |
86 |
85 |
91,3 |
-4,5 |
12 |
4,5 |
3,5 |
7,75 |
290 |
|
105 |
88,5 |
87 |
93,5 |
-4,5 |
12,5 |
4,5 |
3,5 |
8 |
300 |
|
Wnioski
Badana próbka charakteryzuje się modułem Younga na poziomie 11,87[GPa], współczynnikiem Poissona 0,17, wytrzymałością doraźną 82,49 [MPa] oraz wskaźnikiem PES 286,63[kJ]. Skałę tę możemy zakwalifikować do skał zwięzłych, a wartość υ zawarta jest w dolnej granicy, co świadczy o tym że jest to ośrodek ściśliwy czyli niezachowujący swojej objętości przy ściskaniu. Wysoka wytrzymałość doraźna na ściskanie oraz wysoki wskaźnik PES sugerują, że mamy do czynienia ze skałą skłonną do tąpań . Biorąc pod uwagę wszystkie parametry można stwierdzić, że jest to piaskowiec
|
h
S
h
F
E
Wyszukiwarka