В натурних умовах

Як вже наголошувалося вище, механічні властивості гірських порід, одержувані в лабораторних умовах, не відповідають механічним властивостям реальних масивів гірських порід і ця невідповідність проявляється у вигляді масштабного ефекту. Про зразок гірських порід можна говорити як про деяку ідеалізовану модель породного масиву. Відмічена обставина послужила приводом для дослідження шляхів отримання механічних констант в натурних умовах, тобто безпосередньо в гірських виробках.

Для визначення межі міцності на одноосне стиснення і деформаційних характеристик відомі наступні схеми. У гірській виробці в процесі проходки залишали невеликі целіки незайманої породи, яким потім пилами надавали по можливості правильну геометричну форму. За допомогою гідродомкратів, здатних розвивати зусилля в 150-200 т, стовп навантажувався до руйнування. В процесі навантаження вимірювалися деформації вертикальні і горизонтальні, що дозволяло визначити пружні показники. Для рівномірної передачі тиску під опорою домкрата влаштовували спеціальне ліжко з піску, мідного листа і шару бетону (рис.1.30, а).Стовпи розміром 0, 6 0, 6 1, 0 м розташовували з урахуванням залягання порід - перпендикулярно і паралельно нашаруванню.

Для вивчення опору здвигу порід в ВНИМИ проводилися досліди за схемою, яка зображена на рис.2, б. Для визначення параметрів зчеплення - С і кута внутрішнього тертя - досліди проводилися під різними кутами " до нашарування.

Отримання механічних констант гірських порід в натурних умовах пов'язане із значною трудомісткістю робіт. Ці унікальні експерименти мають швидше методологічне значення, ніж практичне.

а) б)

Рис.2.Схеми випробування гірських порід у

у виробках:

а) на стиснення; б) на здвиг; 1—стовп породи; 2—домкрат; 3—стальні плити; 4—домкрат; 5—плити; 6—ролики.

Перспективними слід визнати методи, основані на встановленні кореляційної залежності між визначуваними механічними константами і швидкістю проходження акустичних (ультразвукових) коливань через порідний масив. Такі дослідження масово були виконані Л.В. Шаумяном для Норільського родовища поліметалів і О.С. Алферовим для осадових порід Донбасу. Особливе значення має робота, в якій породи одного і того ж літологічного різновиду розділені на літологічні типи залежно від фаціальної приналежності, для яких і визначалися кореляційні залежності. Приклад такої залежності приведений на рис.3.

Рис.3.Зв’язок акустичних і міцнісних

властивостей для алевролітів

(1—R_c=59, 6 V_р²; 2— R_c=52, 0 V_р²;

3— R_c=48, 9 V_р²; 4— R_c=47, 1 V_р²)

1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 V_{Р, км/с}