ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СКАЛЬНЫХ ПОРОД ПРИ КОСВЕННОМ РАСТЯЖЕНИИ МЕТОДОМ РАСКАЛЫВАНИЯ

Аннотация

Реализованы две модификации метода Кольского для исследования прочностных свойств хрупких материалов (горных пород) при растяжении методом раскалывания при сжатии образцов цилиндрической формы (бразильский тест) и кубической формы – раскалывание с использованием клиновидных насадок на торцах мерных стержней, примыкающих к образцу. Проведен цикл динамических испытаний на раскалывание образцов магматической горной породы габбро-диабаз кубической формы с размером ребра ~20 мм и цилиндрической формы (бразильский тест) диаметром ~22 мм и толщиной ~11 мм. Определена прочность на раскалывание образцов горной породы обеих конфигураций и построена ее зависимость от скорости роста напряжений. Эта зависимость соответствует известной тенденции повышения прочностных свойств горных пород при увеличении скорости роста напряжений. Прочностные свойства гранита габбро-диабаз, полученные при раскалывании цилиндрических образцов, в среднем на 25–30% выше, чем при раскалывании кубических образцов. Наряду с такими характеристиками процессов деформирования и разрушения, как скорость деформации или скорость роста напряжений, важную роль играет время от начала нагружения образца до начала его лавинообразного разрушения (инкубационное время). Построены зависимости инкубационного времени «жизни» материала от скорости роста напряжений при нагружении кубических образцов. Построенные зависимости прочности на раскалывание и времени до разрушения (инкубационное время «жизни») от скорости роста напряжений предполагается использовать в дальнейших исследованиях для оснащения каких-либо критериев разрушения, например, структурно-временного критерия разрушения Морозова – Петрова.
Проведенная высокоскоростная видеорегистрация процесса раскалывания образцов обеих геометрий позволила определить момент появления и процесс развития трещин в образцах. На кинограммах видно, что первая трещина для обоих типов испытаний появляется спустя около 11 мкс после первого информативного кадра видеорегистрации. Вопрос точной синхронизации во времени электрического процесса регистрации импульсов деформации в мерных стержнях и оптического процесса скоростной видеорегистрации деформирования образца остается открытым и требует дальнейшей проработки.