Строительный каталог

СН 484-76

Инструкция по инженерным изысканиям в горных выработках предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СОВЕТ МИНИСТРОВ СССР ПО ДЕЛАМ СТРОИТЕЛЬСТВА (ГОССТРОЙ СССР)

_______________________________________________________



ИНСТРУКЦИЯ

ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ

В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, ПРЕДНАЗНАЧАЕМЫХ ДЛЯ

РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА


СН 484-76


Утверждена постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 10 мая 1976 г. № 66

« Инструкция по инженерным изысканиям в южных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства» разработана Всесоюзным научно-исследовательским институтом гор-ной геомеханики и маркшейдерского дела (ВНИМИ) Минуглепрома СССР и Производственным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР, в дополнение к ней разработано указанными институтами «Руководство по методике исследования физико-механических свойств и напряженного состояния горных пород при инженерных изысканиях в горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства», которое помещено после [Инструкции

Инструкция предназначена для изыскательских, проектно-изыска-тельских и строительно-монтажных организаций, занимающихся размещением в южных выработках объектов народного хозяйства, а также для научно-исследовательских организаций, вузов и техникумов строительного и шахтостроительного профиля.

Редакторы инж.А .П . Старицын (Госстрой СССР), канд. техн. наук В. В. Райский (ВНИМИ Минуглепрома СССР) и канд. геол-мин. наук М И. Погребиский (ПНИИИС Госстроя СССР)



Государственный комитет

Строительные нормы

СН 484-76

Совета Министров СССР по делам строительства (Госстрой СССР)

Инструкция по инженерным изысканиям в горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства




  1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


1.1. Требования настоящей Инструкции необходимо выполнять при проведении инженерных изысканий в горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства.

1.2. При проведении инженерных изысканий следует выполнять требования главы СНиП по инженерным изысканиям для строительства, нормативных документов по проектированию сооружений, размещаемых в горных выработках, а также норм, правил и государственных стандартов по инженерным изысканиям, утвержденных или согласованных Госстроем СССР, и правил безопасности для подземного и шахтного строительства и соответствующих горнодобывающих предприятий.

1.3. Инженерные изыскания надлежит выполнять, как правило, в два периода:

в подготовительный — сбор и оценка данных геологической, гидрогеологической и горнотехнической документации;

в основной — специальные инженерные изыскания, на основе результатов которых выполняется проектирование конкретных объектов.


Внесены ПНИИИС Госстроя СССР и ВНИМИ Минуглепрома СССР

Утверждены постановлением Государственного комитета Совета Министров СССР по делам строительства от 10 мая 1976 г. № 66

Срок введения в действие 1 января 1977 г.


Специальные инженерные изыскания не следует выполнять, если в подготовительный период уже имеется полный комплекс исходных данных, необходимых для проектирования объектов.

Специальные инженерные изыскания надлежит выполнять при одном из следующих условий:

а) наличии камер с незакрепленной кровлей;

б) отсутствии геологической, гидрогеологической или маркшейдерской документации;

в) размещении в горных выработках объектов с длительным сроком эксплуатации.

1.4. Инженерные изыскания следует выполнять по программе (проекту), в которой должны быть предусмотрены необходимые состав и объем исследований, определяемые в зависимости от геологических, гидрогеологических и горнотехнических условий горных выработок и характеристик размещаемых в них объектов.


2. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД

2.1. В подготовительный период должны быть выполнены следующие работы:

а) изучение геологической и горнотехнической документации;

б) изучение гидрогеологических условий;

в) визуальное обследование состояния горных выработок.

2.2. На основании изучения материалов геологической и горнотехнической документации, полученных в процессе проектирования, строительства и эксплуатации горных выработок, должны быть определены следующие показатели:

глубина расположения рекомендуемых к использованию выработок;

характер залегания пород и угол их падения;

литологический состав пород и мощность отдельных слоев;

данные о трещиноватости пород (число, интенсивность и пространственная ориентировка основных систем трещин);

данные о физико-механических свойствах пород (пределы прочности на одноосное сжатие и растяжение в образце при естественной влажности и в водонасыщенном состоянии, объемный вес) ;

паспортные данные подходных и рекомендуемых к использованию выработок (форма сечения, геометрические размеры выработок, целиков, тип и плотность крепи);

мощность нижнего несущего слоя и скального слоя потолочины;

расположение выработок и целиков по отношению к напластованию пород и главенствующей системе трещин.

2.3. На основании изучения маркшейдерской документации должны быть установлены:

геометрические характеристики рекомендуемых к использованию выработок форма сечения, ширина, высота и длина выработки (камеры), ширина просечки между целиками;

геометрические характеристики подходных выработок (от стволов до рекомендуемых к использованию выработок) размеры прямых участков, поворотов, сужении и расширений выработок; углы наклона выработок;

ширина отработанного участка или длина поля;

число и площадь поперечного сечения межстолбовых целиков;

размер площади кровли, приходящейся на рассматриваемый целик;

размеры целиков (высота, ширина, длина) и их форма.

2.4. При отсутствии планов горных выработок, их профилей и разрезов надлежит выполнять маркшейдерскую съемку горных выработок в соответствии с требованиями Технической инструкции по производству маркшейдерских работ.

В результате съемки необходимо составить маркшейдерскую документацию: план или проекцию горных выработок, продольные и поперечные разрезы. Масштаб графической документации следует устанавливать исходя из требований к проектированию объекта и Технической инструкции по производству маркшейдерских работ.

2.5. На основании анализа маркшейдерской документации необходимо составить детальные разрезы по каждой выработке (подходной выработке, очистной камере, межкамерному целику и т. д.) с нанесением на них данных, характеризующих геологические условия.

Геологическую документацию горных выработок следует выполнять на разрезах в масштабе 1 : 200.

2.6. На основании изучения геологической, гидрогеологической и инженерно-геологической документации должны быть установлены гидрогеологические условия горных выработок (наличие и величины водопритоков). При размещении горных выработок в соленосных породах должны быть определены коэффициент фильтрации водоносных горизонтов, скорость фильтрации, пьезометрический напор.

2.7. В результате визуального обследования необходимо установить:

соответствие данных геологической и маркшейдерской документации фактическому состоянию горных выработок;

состав и состояние пород по контуру сечения подземных выработок, склонность пород к пучению, отслаиванию в стенках и кровле выработки;

фактическое состояние межкамерных целиков, склонность пород, слагающих целик, к отслаиванию и пластическому выдавливанию;

наличие контактов между целиком и потолочиной и характер сцепления пород, слагающих целик и потолочину;

фактическое состояние крепи, наличие трещин в бетонной и железобетонной крепи, наличие изгиба элементов металлической крепи или деформации штанговой крепи и т. д.

2.8. На основе анализа данных геологических, гидрогеологических и инженерно-геологических условий и результатов визуального обследования состояния горных выработок должно быть составлено заключение о целесообразности выполнения специальных инженерно-геологических работ и их объеме.


  1. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ В ОСНОВНОЙ

ПЕРИОД


3.1. В состав специальных инженерных изысканий должны входить в необходимых объемах следующие виды натурных и лабораторных исследований:

изучение аэрологических характеристик горных выработок;

бурение скважин и отбор образцов горных пород;

изучение структурных свойств горных пород;

изучение физических свойств горных пород;

изучение механических свойств горных пород;

изучение напряженного состояния горных пород;

изучение гидрогеологических условий участка.

3.2. При изучении аэрологических свойств горных выработок должны быть определены аэродинамическое сопротивление горных выработок, температура и относительная влажность воздуха в выработках, запыленность воздуха и интенсивность выделения рудничных газов.

3.3. Бурение скважин и отбор образцов горных пород следует производить для изучения физико-механических свойств горных пород, их трещиноватости, слоистости и расслаиваемости, напряженного состояния, а также для определения скорости распространения упругих волн.

Общее число скважин, точки их заложения, направление, глубина, диаметр и режим проходки должны быть определены проектом исходя из назначения выработок, условий залегания пород и их литолого-структурных особенностей.

На каждом участке горных выработок должно быть не менее двух кустов скважин (по 4 скважины в каждом кусте), а в каждой рекомендуемой к использованию незакрепленной камерной выработке в точках, предусмотренных для отбора образцов пород, не менее одного куста.

Для определения физико-механических свойств горных пород при бурении скважин необходимо обеспечить максимальный (близкий к 100 % ) выход керна, а также сохранение естественной влажности и сложения образцов пород.

3.4. Отбор, упаковку, транспортирование и хранение образцов горных пород следует выполнять в соответствии с требованиями ГОСТ 12071—72 и ГОСТ 21153.0—75.

Образцы пород необходимо отбирать из каждой литологической разности. Длина образцов должна быть не менее 200 мм. Диаметр керна для скальных пород должен быть 40—50 мм, для полускальных—40—100 мм, а для соленосных не менее 80 мм.

3.5. При изучении структурных свойств горных пород следует определять параметры их трещиноватости, расслаиваемости и слоистости, а также пористость.

3 6. При изучении слоистости и расслаиваемости пород необходимо выполнять следующие требования:

а) исследования должны нестись не менее чем в двух скважинах;

б) разрезы по этим скважинам следует выполнять и масштабе 1:50. На разрезах необходимо фиксировать геолого-петрографические типы ослаблении контактов. Расстояния между ослабленными контактами, превышающие 0,1 м, на разрезах следует показывать в масштабе; расстояния менее 0,1 м принимать условно равными 0,1 м, обязательно указывая геолого-петрографические типы контактов;

в) для оценки контактов слоев в условиях горных выработок необходимо определять прочность ослабленных контактов на разрыв в направлении, перпендикулярном к контактам, удельное сцепление и угол внутреннего трения на контакте. Одновременно необходимо определять пределы прочности пород при сжатии, а в лабораторных условиях модуль упругости, коэффициент поперечной деформации и полные кривые деформации от начала нагружения до разрушения. Пределы прочности при сжатии следует определять для всех слоев пород, а деформационные характеристики для каждой петрографической разновидности;

г) при изучении расслаиваемости пород но керну необходимо оценивать геолого-петрографические факторы, ослабившие поверхность разрушения керна, характер разрушения поверхности, длину обломков керна, показатели трещиноватости пород, элементы залегания косой слоистости.

Результаты описаний пород и поверхности разрушения керна при бурении и специальных испытаниях необходимо заносить в форму, содержащую сведения о наименовании пород, глубине отбора проб, угле падения пород, характеристики торцовых поверхностей керна при разрушении и поверхности раскалывания, а также сведения о пределах прочности на сжатие и на разрыв в направлении, параллельном и перпендикулярном к слоистости, модуле упругости, коэффициенте Пуассона, объемном весе, влажности и пористости,

3.7. При изучении трещиноватости горных пород необходимо определять следующие параметры трещин:

число систем трещин;

расстояние между трещинами в системах;

взаимную ориентировку систем трещин (азимут и угол падения);

длину, ширину и форму поверхности стенок трещин.

При изучении трещиноватости в обнажениях горных пород и по керну следует тщательно описать морфологию поверхностей ослабления и характеристику заполняющего материала. В документации обнажений горных пород должны быть отражены форма и размеры слагающих массив блоков. Блочность и трещинную пустотность пород необходимо оценивать по соответствующей методике.

3.8. Пористость пород следует принимать в процентах по отношению разности их удельного и объемного весов к удельному весу. Удельный вес горных пород необходимо определять по ГОСТ 5181—64, а объемный вес—по ГОСТ 5182-64.

3.9. При изучении физических свойств горных пород должны быть определены: объемный вес, естественная влажность, тепловые свойства, показатели проницаемости жидкости и газов через горные породы, коэффициент газопроницаемости.

3.10. При изучении тепловых свойств горных пород следует определить их температуру, коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость и коэффициент температуропроводности. Температуру горных пород необходимо определять в натурных условиях термодатчиками. Удельную теплоемкость горных пород следует определять в лабораторных условиях на образцах по методу смещения или методу микрокалориметра регулярного теплового режима, коэффициент температуропроводности — по первому методу, а коэффициент теплопроводности — по второму.

3.11. Показатели проницаемости газов через горные породы и коэффициент газопроницаемости следует определять в натурных условиях по щелевому методу путем нагнетания газа, а показатели проницаемости жидкостей через горные породы по методу нагнетания (в сухих и обводненных породах) или по методу откачки (в водоносных породах).

3.12. При изучении механических свойств горных пород в натурных условиях должны быть определены пределы прочности пород в массиве при сжатии и изгибе и скорости распространения упругих и упругопластических волн; в лабораторных условиях пределы прочности при одноосном сжатии и одноосном растяжении, предел длительной прочности при объемном сжатии, удельное сцепление, угол внутреннего трения, модуль упругости, коэффициент Пуассона, упругая деформация образца при нагрузке, достигающей 80% разрушающей, величина предельной деформации ползучести в зависимости от приложенных нагрузок, время до разрушения.

3.13. Предел прочности скальных и полускальных пород в массиве на сжатие и изгиб следует определять соответственно путем раздавливания или изгиба продольной призмы в натурных условиях.

Предел прочности при одноосном сжатии и одноосном растяжении следует определять соответственно по ГОСТ 21153.2—75 и ГОСТ 21153.3—75 или в необходимых случаях по соответствующим методикам.

3.14. Удельное сцепление и угол внутреннего трения следует определять с помощью стабилометров или срезных приборов, а угол внутреннего трения по контактам и прослоям—но методу одноплоскостного сдвига.

3.15. Модуль упругости, коэффициент Пуассона и упругую деформацию образца при нагрузке, достигающей 80% разрушающей, следует определять при одноосном сжатии цилиндрических образцов и другими способами.

3.16. Величину предельной деформации ползучести в зависимости от приложенных нагрузок, время до разрушения образцов пород и предел длительной прочности при сжатии следует определять на рычажных, пружинных или гидравлических установках.

3.17. Скорость распространения продольных упругих и упругопластических волн в горных породах следует определять лишь для выработок в зонах возможных сильных разрушений. Распределение скорости продольных волн во вмещающих породах необходимо устанавливать непосредственным измерением времени пробега волн в этих породах. В монолитных породах, где отсутствуют крупные нарушения типа зон дробления и трещин, допускается определять скорость распространения продольных волн при испытании образцов горных пород согласно ГОСТ 21153.7—75. Для определения скорости распространения колебаний в сейсмическом диапазоне частот (0—300 Гц) следует применять обычные геофизические методы со стандартной аппаратурой. Определению скорости распространения продольных волн должно предшествовать изучение петрографического состава участка исследуемого массива, условий залегания пород, анизотропии упругости, слоистости, трещиноватости и нарушенности пород. При определении скорости распространения ударной волны в зоне упругопластических деформаций па расстоянии до 20 радиусов заряда при взрыве следует регистрировать два вида волн: упругие, движущиеся перед фронтом основной пластической волны, и пластические.

Для принятия конечных результатов действия взрыва необходимо определить его параметры, характеризующие ударную волну.

Скорость распространения ударной волны необходимо определять в диапазоне напряжении на фронте ударной волны, превышающей предел упругих деформаций изучаемых горных пород.

Скорость распространения ударной волны следует определять в выработках, расположенных в массиве пород и подобных выработкам, в которых проектируется размещение объекта.

При отсутствии таких выработок необходимо использовать косвенные методы определения скорости распространения ударных волн.

3.18. При выборе определенной схемы метода разгрузки необходимо учитывать вид напряженного состояния исследуемого объекта (одноосное, плоское, объемное), направления главных напряжений и геологические факторы (трещиноватость пород, анизотропия, хрупкость, прочность и т.д.).

Исследуемый объект следует относить к тому или иному виду напряженного состояния на основании следующих качественных градаций:

к одноосному напряженному состоянию среднюю по высоте часть столбчатых целиков с отношением высоты целика к его диаметру (ширине) большим, чем 2— 2,5;

к плоскому напряженному состоянию среднюю по высоте часть ленточных целиков, если высота целика в 1—2,5 раза больше ширины; массив горных пород вблизи обнажении на глубинах до 0,5—1 м (стенки выработок, целиков);

к объемному напряженному состоянию все прочие объекты (широкие целики, массив вокруг одиночной выработки, нетронутый массив).

Выбор схемы метода разгрузки необходимо производить по следующей таблице:


Характер напряженного состояния массива

Направление главных напряжений

Горнотехниче-

ские объекты

Рекомендуемые схемы метода разгрузки


Число скважин

Объемное

Неизвестно

Нетронутый массив

Метод с центральной скважиной

3


Известно одно или все направления

Нетронутый массив, широкий целик

Методы с центральной скважиной и ВНИМИ

1


2

Плоское

Неизвестно

Узкий ленточный целик, стенки выработки

То же

1

Одноосное

Неизвестно

Высокий столбчатый целик

Метод ВНИМИ

1

Переходное

Неизвестно

Зона вокруг одиночной выработки

Метод с центральной скважиной

2

Выбор направления и порядка бурения скважин, рекомендуемых комплектов оборудования и измерительной аппаратуры следует производить по соответствующей методике.

3.19. Значения модуля упругости и коэффициента Пуассона необходимо определять на тех же кернах и в тех же направлениях, на которых определялись деформации разгрузки.

3.20. Расстояния по длине скважины между местами измерений напряжений следует принимать минимально возможными (0,2—0,5 м). В отдельных случаях эти измерения необходимо производить по нескольким близко расположенным (0,5—1 м) параллельным скважинам.

Для измерения напряжении в натурных условиях допускается применение приборов типа БП-18 и МГД.

3.21. Гидрогеологические условия участка горных выработок следует изучать согласно Временной инструкции по гидрогеологическому и инженерно-геологическому обслуживанию горно-эксплуатационных работ на месторождениях твердых полезных ископаемых ВСЕГИНГЕО Министерства геологии СССР.


  1. ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛОВ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА


4.1. Все данные, получаемые при натурных и лабораторных наблюдениях и испытаниях, необходимо заносить в первичную документацию — журнал визуального осмотра выработок, журнал отбора образцов из скважин и горных выработок, журнал изучения трещиноватости пород, журнал лабораторных или натурных исследований физико-механических свойств пород и т. д.

4.2. При накоплении данных натурных и лабораторных наблюдений и испытаний следует производить их анализ и построение графиков деформаций пород при испытаниях на сжатие и растяжения, диаграмм трещиноватости пород и т. д.

4.3. По результатам изучения геологических, гидрогеологических и горнотехнических условий должен быть составлен отчет. Содержание отчета должно соответствовать требованиям к изученности горных выработок, изложенным в разделах 2 и 3.



РУКОВОДСТВО

ПО МЕТОДИКЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ И НЛНРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ, ПРЕДНАЗНАЧАЕМЫХ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА1



ПРЕДИСЛОВИЕ


«Руководство по методике исследования физико-механических свойств и напряженного состояния горных пород при инженерных изысканиях и горных выработках, предназначаемых для размещения объектов народного хозяйства разработано Всесоюзным научно-исследовательским институтом горной геомеханики и маркшейдерского дела (ВННМИ) Минугленрома СССР (кандидаты техн. наук В. В. Райский, В. М. Барковский, И. Н. Воронин, Б. В. Матвеев, Б. И. Севастьянов) с участием производственного и научно-исследовательского института по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР (кандидаты геол.-мин. наук М. И. Погребиский и С. П. Абрамов), а также Всесоюзного научно-исследовательского института галургии (ВНИИГ) Минхимпрома СССР и Государственного Всесоюзного проектного и научно-исследовательского института неметаллорудных материалов (Гипронинеметаллоруд) Минпромстройматериалов СССР.

При составлении Руководства учтены предложения отдела технического нормирования и стандартизации Госстроя СССР, а также Госгорхимпроекта, Гипроцветмета, ДонУГИ, Донгипрошахта и ЦН ИИПромзданий.

Руководство составлено на основании выполненных ВНИМИ ис-следований и инженерно-геологических изысканий в горных выработках шахт Минуглепрома СССР и рудников Минцветмета СССР и Минчермета СССР.

В Руководстве приводятся методики для изучения всех основных геомеханических показателей, необходимых для расчета устойчивости конструктивных элементов в горных выработок от действия статических и динамических нагрузок, а также для инженерных изыскании устойчивости потолочин приспосабливаемых камерных выработок.

__________


1 Рекомендовано к изданию решениями секций методики], экономики и техники инженерных изысканий НТС ПНИИИСа и горного давления НТС

ВНИМИ.



  1. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ И ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСЛАБЛЕННЫХ КОНТАКТОВ И ПРОСЛОЕВ В ПОРОДАХ КРОВЛИ


Выявление и установление типов ослабленных контактов и

прослоев 1

1.1. Для использования горных выработок, особенно камерных, необходимо определять устойчивость их кровли, схему расслоения, разрушения и возможного перемещения внутрь выработки.

1.2. Документация ослабленных поверхностен, контактов и прослоев, по которым в начальной стадии чаще всего происходит разрушение слоистых толщ в виде расслоения и которые выявляются на боковой поверхности керна, выполняется после их прочностных испытаний.

1.3. Определение прочностных характеристик ослабленных контактов и прослоев требует выполнения ряда приемов для получения неразрушенного керна. Одним из обязательных условий получения показателей прочности ослабленных контактов и прослоев является наличие неразрушенного керна.

1.4. При бурении скважины в результате взаимодействия буровой коронки с керном (в пределах заштрихованной части у забоя скважины, рис. 1) возникают напряжения, вызванные крутящим моментом. Когда угол b между осью скважины и напластованием пород равен 90°, площадки наибольших касательных напряжении будут совпадать с ослабленным контактом или прослоем и вероятность среза керна по нему будет велика.

1.5. Для сохранения поверхностей ослабления неразрушенными и для определения их прочностных характеристик необходимо выбуривать керн под некоторым углом к напластованию (рис. 1).

1.6. Получение прямослойного керна нежелательно, потому что после разрушения ослабленные контакты и прослои в процесса бурения могут совсем истереться, не будут задокументированы, и это даст неправильное представление о толще пород. Глубина проходки за одни прием не должна превышать 3—4 м в пределах исследуемого участка кровли.

________

1 См. «Методическое пособие по и изучению слоистости и прогнозу расслаиваемости осадочных пород». ВНИМИ, Л , 1967



Рис. 1. Выбуривание косослойного керна

1, 2 —слон горных пород различного состава; 3— поверхность ослабления


1.7. Зеркала скольжения образуются в результате тектонических подвижек по поверхностям с углистым, растительным и глинистым материалом. При этом поверхности приобретают гладкий зеркальный вид часто со следами скольжения. При проскальзывании по мелкому растительному детриту поверхность имеет шероховатый вид, сцепление практически равно нулю, а углы трения минимальные.

1 .8 . Углистые прослои характерны наличием на поверхностях напластования обугленного материала толщиной от долей миллиметра до нескольких сантиметров. В условиях спокойных режимов осадко-наконления углистые прослои имеют значительное распространение по площади, чаще всего они распространены в тонкозернистых породах—аргиллитах и алевролитах. Прочностные характеристики уг-листых прослоев характеризуются прочностью углистого материала, который весьма хрупок и плохо работает на разрыв.

1 .9 . Растительные остатки па поверхностях напластования различной степени обугленности образуют ослабленные поверхности. Распределение на них растительных остатков весьма неравномерное--от 30 до 100 % поверхности напластования.

Ввиду неравномерного распределения растительных остатков по площади контакта последние отличаются большими углами внутреннего трения и большими колебаниями сцепления и пределов прочности при разрыве.

1.10. Мелкий растительный детрит широко распространен на поверхностях ослабления в мелкозернистых и средпезернистых породах. Материал представляет собой обугленные растительные чешуйки как правило, менее 1 мм в поперечнике, неравномерно покрывающие поверхность ослабленного контакта. Чаще всего мелкий растительный детрит образует косоволнистую слоистость, реже горизонтальную. Поверхность такого контакта слабошероховатая, отличается большой прочностью при разрыве.

1.11. Глинистые и глинистоуглистые прослои на поверхностях ослабления представлены материалом незначительной мощности. В материале прослоя глинистый и глинистоуглистый материал составляет до 70%. Поверхности имеют слабошероховатый вид, прочность при разрыве незначительная.

1.12. Помимо перечисленных поверхностей с различным ослабля-ющим материалом встречаются также ослабленные поверхности со слюдистым материалом, который может присутствовать в углистых, глинистых прослоях и в мелком растительном детрите.


Методика определения прочностных характеристик ослабленных контактов и прослоев


1.13. Для инженерных расчетов расслоения пород в потолочинах горных выработок необходимо определить кроме сведений о положении и типах ослабленных контактов и прослоев предел прочности при разрыве, удельное сцепление и угол внутреннего трения.

Для определения пределов прочности при разрыве по ослабленным контактам и прослоям рекомендуется метод раскалывания образца соосными клиньями, при котором керн не должен подвергаться предварительной обработке с целью недопущения разрушения ослабленных контактов и прослоев, подлежащих испытанию. Плоскость ослабленного контакта при этом может пересекать керн под любым углом к его оси.

1.14. Предел прочности при разрыве Rp , кгс/см 2 , вычисляют по

формуле

(1)

Рис. 2 Зависимость предела прочности при разрыве от площади поперечного сечения керна


где Р —разрушающая нагрузка при раскалывании, кгс;

F— площадь поверхности раскола образца, см 2 .

Для определения пределов прочности при разрыве по массиву породы необходимо, чтобы длина отрезков керна была меньше 1,2 его диаметра или чтобы точка приложения раскалывающего усилия от ближайшего конца керна находилась на расстоянии нс менее 0,6 его

диаметра

1.15. Предел прочности пород при разрыве для одной и той же породы зависит от площади поперечного сечения образна, т.е. от масштабного фактора (рис. 2). Для определения предела прочности при разрыве по ослабленным контактам и прослоям, который часто не превышает 1 кгс/см2 , влиянием масштабного фактора можно пренебречь из-за его незначительности.

Рис. 3. Построение паспорта прочности по ослабленным контактам и прослоям


1.16. Величину удельного сцепления по ослабленному контакту определяют но принципу одноплоскостного среза на неразрушенном керне. Усилием Q , направленным вдоль оси керна, создают незначительное сжатие. Ослабленный контакт помещают над срезом опоры и производят сдвиг по контакту при некотором усилии, величина которого, отнесенная к площади сдвига (ордината точки 1 на рис. 3) при небольшом усилии Q может быть принята за удельное сцепление с некоторой погрешностью. Так как плоскость ослабленного контакта не пернендикулярна к оси керна, последний следует укладывать на опору в такое положение, чтобы часть его, способная перемещаться под влиянием сдвигающегося усилия, получила движение в вертикальной плоскости во избежание заклинивания частей образца при срезе.

1.17. Угол внутреннего трения определяют на разрушенном керне по ослабленным контактам и прослоям Для этого части керна устанавливают в первоначальное положение и поочередно сдвигают по контакту при различных величинах осевого усилия трех или четырех его значениях (точки 2, 3 и 4 на рис. 3). Получившиеся после испытании точки (2, 3 и 4) соединяют на графике прямой линией, угол наклона которой к оси абсцисс примерно соответствует углу внутреннего трения исследуемой ослабленной поверхности. Для получения приближенного паспорта прочности по ослабленному контакту линию 2—4 переносят в точку 1 под углом р.

подождите, идет загрузка...    подождите, идет загрузка... 

Материалы из сети:

Закрыть

Строительный каталог