Спосіб визначення міцності крихкого монолітного матеріалу

Спосіб визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу, що включає буріння в ньому шпуру, установку в шпурі привибійного герметизатора, виконання пдророзриву матеріалу Винахід відноситься до області гірництва, зокрема до способів визначення МІЦНОСТІ крихких монолітних матеріалів, і може бути використане для визначення МІЦНОСТІ гірських порід, а також бетону монолітних конструкцій в будівельній промисловості Відомий спосіб визначення МІЦНОСТІ гірських порід і інших монолітних матеріалів, заснований на багаторазовому заглибленні індентора в поверхневий шар породи або іншого монолітного матеріалу, вимірювання величини прикладеного навантаження, глибини відбитка індентора і визначення МІЦНОСТІ матеріалу порівнянням глибини воронки з тестовими зразками [1] Однак, МІЦНІСТЬ поверхневого шару матеріалу, схильного до тривалої ерозії і що зазнає деструкцію, не відповідає МІЦНОСТІ матеріалу загалом Таким чином, недоліком цього способу є низька точність визначення МІЦНОСТІ МОНОЛІТНИХ матеріалів Відомий також спосіб визначення МІЦНОСТІ гірських порід, що включає буріння свердловини з циліндричними СПІВВІСНИМИ з нею виїмками, радіальне і тангенціальне навантаження стінок свердловини, реєстрацію зусилля при руйнуванні порід і визначення межі МІЦНОСТІ при зсуві [2] Недоліком способу є складність його реалізації, зумовлена необхідністю вибурювання виїмок в стінках свердловини і установкою в ній пристроїв, що навантажують гірські породи одночасно в двох площинах Відомий спосіб утворення тріщини в гірській подачею рідини в загерметизовану порожнину, вимірювання тиску пдророзриву матеріалу і обчислення його МІЦНОСТІ, який відрізняється тим, що в шпурі поза зоною знеміцненого матеріалу додатково встановлюють серединний герметизатор, причому довжину привибійної порожнини шпуру приймають меншою, довжину серединної порожнини - більшою діаметра шпуру, а пдророзрив матеріалу виконують ДВІЧІ ПОСЛІДОВНИМ нагнітанням рідини у вигляді клеючої речовини в привибійну і серединну загерметизовані порожнини породі, що включає буріння в ній шпур, установку в шпурі привибійного герметизатора, виконання пдро-розриву породи подачею рідини в за герметизувати порожнину і вимірювання тиску пдророзриву породи [3] По тиску пдророзриву матеріалу можна визначити його МІЦНІСТЬ З використанням відомих рівнянь Недоліком цього способу є низька інформативність про МІЦНІСТЬ матеріалу, а також руйнування матеріалу тріщиною, що знижує його несучу здатність У основу винаходу поставлена задача створення способу визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу, в якому за рахунок установки в шпурі поза зоною роззміцненного матеріалу додаткового серединного герметизатора, прийняття довжини привибійної порожнини шпуру меншою і довжини серединної порожнини - більшою діаметра шпуру, а також двократного виконання пдророзриву матеріалу послідовним нагнітанням рідини в вигляді клейкої речовини в привибійну і серединну порожнини з подальшим обчисленням його МІЦНОСТІ, досягається визначення МІЦНОСТІ матеріалу в двох ортогональних площинах і, як наслідок, забезпечується підвищення інформативності визначення його МІЦНОСТІ І відновлення МІЦНОСТІ після розриву Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення МІЦНОСТІ крихкого матеріалу, що включає буріння в ньому шнура, установку в шпурі привибійного герметизатора, виконання 47292 пдророзриву матеріалу подачею рідини в загерметизовану порожнину, вимірювання тиску пдророзриву матеріалу і обчислення його МІЦНОСТІ, ЗГІДНО з винаходом, в шпурі поза зоною роззміцненного матеріалу додатково встановлюють серединний герметизатор, причому довжину привибіиної порожнини шпуру приймають меншою, довжину серединної порожнини більшою діаметра шпуру, а пдророзрив матеріалу виконують ДВІЧІ послідовним нагнітанням рідини в вигляді клейкої речовини в привибійну і серединну загерметизовані порожнини з подальшим обчисленням його МІЦНОСТІ Встановлення в шпурі додатково серединного герметизатора дозволяє визначити МІЦНІСТЬ матеріалу в двох площинах в одній зоні монолітного матеріалу і повніше використати шпур Це дозволяє підвищити надійність визначення МІЦНОСТІ матеріалу в зоні випробування Встановлення серединного герметизатора поза зоною роззміцненного матеріалу забезпечує визначення його МІЦНОСТІ поза зоною ерозії і деструкції, що зумовлює підвищення точності визначення МІЦНОСТІ матеріалу Прийняття довжини привибіиної порожнини шпуру меншою його діаметру дозволяє зробити пдророзрив крихкого монолітного матеріалу в площині, перпендикулярній осі шпуру Прийняття довжини серединної порожнини більшою діаметра шпуру забезпечує орієнтацію тріщини пдророзриву в площині, паралельній осі шпуру Виконання двох останніх ознак дозволяє забезпечити ортогональність площин, в яких визначається МІЦНІСТЬ крихкого монолітного матеріалу, що відповідає загальноприйнятим методам визначення МІЦНОСТІ гірських порід та інших крихких монолітних матеріалів Виконання пдророзриву матеріалу ДВІЧІ В одному шпурі дозволяє визначити МІЦНІСТЬ матеріалу в одних і тих же умовах, з максимальною ефективністю використання шпуру Послідовне нагнітання рідини в привибійну і серединну загерметизовані порожнини забезпечує більш точне визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу за рахунок виключення впливу первинної тріщини на точність визначення МІЦНОСТІ матеріалу в ІНШІЙ ПЛОЩИНІ Виконання пдророзриву крихкого монолітного матеріалу клеячою речовиною дозволяє відновити його первинну МІЦНІСТЬ після пдророзриву Застосування способу визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу, що пропонується, дозволяє, в порівнянні з прототипом, підвищити інформативність способу в частині визначення його МІЦНОСТІ і відновити її після виконання гідро розриву На кресленні представлена схема реалізації способу, що заявляється (див фіг) На схемі позначені крихкий монолітний матеріал 1, шпур 2, зона ерозійної деструкції матеріалу 3, привибійний герметизатор 4, серединний герметизатор 5, привибійна порожнина шпуру 6, серединна порожнина шпуру 7, трубопроводи 8 і 9, гідравлічний насос 10, манометр 11, тріщини пдророзриву 12 і 13 Спосіб визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу, що пропонується, реалізується таким чином У монолітному матеріалі 1 бурять шпур 2 По різниці швидкостей буріння встановлюють розміри зони ерозійної деструкції матеріалу 3 Загальна довжина шпуру повинна бути не менше за суму товщини зони деструкції 3, довжини привибійного і серединного герметизаторів і потрійного діаметра шпуру У шпурі 2 встановлюють герметизатори 4 і 5 так, щоб довжина привибіиної порожнини 6 шпуру 2 була менше його діаметра, а серединна порожнина 7 - більше діаметра шпуру Порожнини 6 і 7 шпуру 2 трубопроводами 8 і 9 з'єднують з гідравлічним насосом 10 з манометром 11 Гідравлічну систему заповнюють клейкою речовиною, наприклад рідким склом Насосом 10 по трубопроводу 8 в за герметизувати порожнину 6 шпуру 2 подають рідку клеячиу речовину до утворення тріщини пдророзриву 12 Момент утворення тріщини фіксують по показанню манометра 11, яке відповідає МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу на розтягнення в площині, перпендикулярній осі шпуру При цьому клейка речовина заповнює тріщину 12 і склеює матеріал, що розривається Після виконання пдророзриву скидають тиск рідини в трубопроводі 8 і насосом 10 подають клейку речовину по трубопроводу 9 в серединну порожнину 7 шпуру 2 до утворення тріщини пдророзриву 13 в площині, паралельній осі шпуру Момент розриву матеріалу фіксують за допомогою манометра 11 по різкому зниженню тиску в гідросистемі Прийнята довжина серединної порожнини забезпечує утворення тріщини пдророзриву в площині, паралельній осі шпуру Тиск рідини в момент пдророзриву відповідає МІЦНОСТІ матеріалу в напрямі, перпендикулярному осі шпуру Після виконання пдророзриву матеріалу, насос, трубопроводи та ІНШІ елементи гідросистеми промивають від залишків клейкої речовини Спосіб, що пропонується, був застосований для визначення МІЦНОСТІ бетону будівельної конструкції Для цього в бетонному масиві пробурили шпур діаметром 20мм На початку буріння шпуру, до глибини 100мм, швидкість буріння приповерхневого шару становила 90мм/хв , і різко знизилася до 50мм/хв в більш глибоких шарах моноліту Загальна довжина шпуру становила 230мм У шпур вмістили два герметизатора довжиною по 30мм, через які пропустили трубки для подачі рідини в порожнини Відстані між забоєм шпуру, привибійним герметизатором і серединним герметизатором складали ВІДПОВІДНО 0,1 і 3,5 діаметри шпуру Після розпору герметизаторів, в привибійну порожнину шпуру подали рідке скло з темпом нагнітання ЗМПа/с При тиску рідини в порожнині 23МПа сталося різке зниження тиску в гідросистемі до 15МПа Це свідчить про утворення тріщини в матеріалі Таким чином було встановлено, що МІЦНІСТЬ випробуваного матеріалу на розрив в площині, перпендикулярній 47292 осі шпуру, становить 23МПа Після скиду тиску в гідросистемі, рідину нагнітали в серединну порожнину шпуру При тиску 20МПа сталося його різке зниження в гідросистемі до 12 МПа, що свідчить про утворення тріщини пдророзриву Після скиду тиску в гідросистемі, витягай із шпуру герметизатори і промили трубопроводи від залишків клейкої речовини Таким чином, пропонуємий спосіб забезпечує визначення МІЦНОСТІ крихкого монолітного матеріалу в ортогональних площинах і відновлення його первинної МІЦНОСТІ після розриву, за рахунок чого підвищення інформативності способу в порівнянні з прототипом Джерела інформації 1 Авторське свідоцтво СРСР №889848, кп Е21С39/00 Спосіб визначення межі МІЦНОСТІ гірських порід /Ватолін Є С , Архипов В П Опубл 15 12 1981р Бюл №46 2 Авторське свідоцтво СРСР №1213196, кл Е21С39/00 Спосіб визначення МІЦНОСТІ гірських порід /Умріхін А Н , Неборський В М , Умріхін А А Опубл 23 02 198 р Бюл №7 3 Авторське свідоцтво СССР №1286770, кп Е21С39/00 Спосіб утворення тріщини в площині, перпендикулярній осі свердловини /Кулініч В С , Тейтель В І , Задорожній В И , Лозовський В Ф , Герасименко Ю А, Санжаренко Н В Опубл 30 01 1987р Бюл №4 ФІГ. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71