T1_l2

1.

Лабораторная работа №2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА И КОЭФФИЦИЕНТА
ПУАССОНА НА ОБРАЗЦАХ ГОРНЫХ ПОРОД
Цель работы: изучение методов определения упругих свойств
горных пород.
Оборудование и материалы: пресс ПД-10, прибор УПМИ,
штангенциркуль, образцы породы цилиндрической формы с
соотношением длины к диаметру, равным 1/2.
Пояснения к работе
Для определения модуля Юнга и коэффициента Пуассона
необходимо по ходу эксперимента в образце породы измерять
напряжения и соответствующие им относительные продольные и
поперечные деформации. Указанные измерения производятся при
сжатии цилиндрических или призматических образцов горных пород с
соотношением высоты к линейному размеру поперечного сечения не
менее 1,5…2,0. При этом виде испытаний торцы образцов должны быть
строго параллельны (отклонение не более 0,05 мм), что достигается
высокой точностью их обработки. Перед опытом образцы породы
дополнительно промеряют штангенциркулем. Сжатие образцов
производят на прессе ПД-10.
Продольные и поперечные деформации образца породы при сжатии
измеряют индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 и 0,001 мм
соответственно. Испытываемый образец горной породы закрепляют в
универсальном приборе для механических испытаний горных пород
УПМИ (рис. 2.1).
Прибор оснащается 8 индикаторами часового типа, которые
одновременно фиксируют продольные и поперечные деформации
образца.
Продольные деформации измеряют на определенной базе по
высоте образца. Разметка базы на образцах производится с таким
расчетом, чтобы исключить влияние на результаты измерений
неравномерного деформирования образцов породы в зонах,
прилегающих к плитам пресса. База измерений должна быть удалена от
каждого торца на расстояние, равное 1/4 высоты образца.
Поперечные деформации измеряются четырьмя индикаторами,
расположенными на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, в
среднем сечении по высоте образца. Эти индикаторы закрепляются на
стойках, устанавливаемых в пазах опорной плиты прибора УПМИ.
Ножки этих индикаторов заканчиваются скругленными штифтами, а не
остриями, как обычно. Острые ножки индикаторов при соприкосновении

2.

с цилиндрической поверхностью образца могут смещаться с радиального
направления, внося значительные искажения в результаты измерений.
Рис. 2.1. Схема нагружения образца на приборе УПМИ установки
индикаторов для измерения продольных Δl и поперечных Δr
деформаций.
1 – образец породы; 2 – корпус прибора УПМИ; 3 – индикаторы для
измерения продольных деформаций ценой деления 0,01 мм; 4 – индикаторы
для измерения поперечных деформаций ценой деления 0,001 мм
Перед проведением опыта проводится настройка прибора УПМИ.
Для этого прибор с образцом породы устанавливают на нижнюю плиту
пресса. Ножки всех вертикальных индикаторов освобождают от касания
с головками установочных витков, а ножки всех горизонтальных
индикаторов – с поверхностью образца. Верхняя плита пресса с помощью
винта опускается на шток УПМИ. Затем ножки индикаторов прижимают
к поверхностям плит и образца так, чтобы большая стрелка индикатора
повернулась на 1…1,5 оборота шкалы.

3.

1
2
2
3
4
1
2
3
4
средняя
1
средняя
Нагрузка на
образец, кН
длина l, мм
Таблица 2.1
Результаты испытаний образца горной породы на сжатие
Размеры
Абсолютные деформации образца по показаниям
образца,
индикаторов, мм
мм
продольные Δl
поперечные Δr
№ индикатора
№ индикатора
диаметр d,
мм
Номер опыта
Затем образец с помощью гидравлической системы пресса
несколько раз нагружают и разгружают с нагрузкой, равной примерно
50…60 % от разрушающей. Это обеспечивает стабильность дальнейших
измерений, так как улучшается контакт образца с плитами пресса.
Доводить сжимающую нагрузку более 50…60 % от разрушающей не
рекомендуется, так как можно превзойти предел упругости горной
породы. Кроме того, раскрывающиеся трещины при чрезмерном
увеличении нагрузки могут вызвать большие деформации, что приведет
к ошибкам в измерениях.
Для определения разрушающего усилия несколько образцов
испытуемой породы подвергают испытанию на сжатие до их
разрушения.
Одновременно проверяют работоспособность всех индикаторов и
проводят их регулировку.
Подготовка УПМИ к опыту заканчивается после установки стрелок
индикаторов на нуль.
Измерения целесообразно начинать после некоторого нагружения
образца, равного 15…20 % от максимальной нагрузки испытания.
Нагрузку повышают ступенями и на каждой из них снимают показания
индикаторов. Желательно, чтобы опытных точек до достижения
максимальной нагрузки было не менее четырех. Затем показания
индикаторов снимают при снижении нагрузки с остановкой на тех же
ступенях. Результаты измерений заносятся в табл. 2.1.
Абсолютные деформации образца определяют как средние
арифметические из показаний отдельных индикаторов. По средним
значениям опытов строят графики зависимости