Оценка влияния формы испытательного образца хлоридных пород на точность определения предела прочности на одноосное сжатие

Abstract

Актуальность. Обосновывается необходимостью учета влияния геометрических параметров испытательных образцов хлоридных пород на точность определения предела прочности при одноосном сжатии, что имеют существенную значимость для обеспечения безопасности ведения горных работ на Верхнекамском месторождении калийных солей. Понимание степени этого влияния, а также определение и использование переходных зависимостей между образцами с различным коэффициентом формы позволяет минимизировать погрешности при проектировании и эксплуатации подземных сооружений. Цель. Качественная и количественная оценка влияния формы и соотношения линейных размеров образцов (высота/диаметр или высота/сторона квадрата) на предел прочности при одноосном сжатии для двух литотипов хлоридных пород - каменной соли и сильвинита - с учетом типа поперечного сечения (круглое или квадратное). Методы. Лабораторные испытания на одноосное сжатие с использованием автоматизированного комплекса «АСИС», статистическая обработка данных, аппроксимация степенными зависимостями. Результаты и выводы. Установлено, что зависимость предела прочности от относительной высоты образца (h/d или h/a) различна для каменной соли и сильвинита, а также зависит от типа поперечного сечения. Для сильвинита с квадратным сечением наблюдается наиболее значительное увеличение прочности при уменьшении h/a, в то время как для каменной соли полученные кривые в координатах относительной прочности и соотношения линейных размеров для круглого и квадратного сечений схожи. Показано, что применение обобщенных зависимостей приводит к погрешностям свыше 10 %, особенно при испытаниях образцов сильвинита. Предложены специализированные формулы для пересчета прочности с учетом литологии и типа сечения обеспечивающие более точные значения параметра прочности. Результаты исследования подчеркивают необходимость раздельного учета геометрических параметров образцов при испытаниях хлоридных пород для повышения достоверности геомеханических расчетов

Relevance. The need to take into account the effect of the geometric parameters of the chloride rocks test samples on the accuracy of determining the tensile strength under uniaxial compression, which is critically important for ensuring the safety of mining operations at the Verkhnekamskoe potash deposit. Understanding the extent of this effect, as well as identifying and using transient dependencies between samples with different shape coefficients makes it possible to minimize errors in the design and operation of underground structures. Aim. Qualitative and quantitative assessment of the effect of the shape and ratio of linear dimensions of samples (height/diameter or height/side of a square) on the uniaxial compressive strength for two lithotypes of chloride rocks - rock salt and sylvinite - taking into account the type of cross-section (round or square). Methods. Laboratory tests for uniaxial compression using the ASIS automated complex, statistical data processing, approximation by power dependences, Results and conclusions. It was found that the dependence of the tensile strength on the relative height of the sample (h/d or h/a) is different for rock salt and sylvinite, and also depends on the type of cross-section. For sylvinite with a square section, the most significant increase in strength is observed with a decrease in h/a, while for rock salt, the obtained curves in relative strength coordinates and the ratio of linear dimensions for round and square sections are similar. It is shown that the application of generalized dependencies leads to errors of over 10%, especially when testing samples of sylvinite. Specialized formulas are proposed for recalculating strength, taking into account lithology and type of section, providing more accurate values of the strength parameter. The results of the study emphasize the need for separate consideration of the geometric parameters of the samples when testing chloride rocks to increase the reliability of geomechanical calculations