Приложение 4. "Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости" (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

Натурные испытания проводятся с целью изучения сопротивления срезу анизотропного массива, сложенного скальными, полускальными и песчано-глинистыми трещиноватыми породами, и заключаются в следующем. В массиве пород оконтуривают призму таким образом, чтобы она сохраняла связь с массивом по той поверхности, по которой необходимо определить характеристики сопротивления срезу.

К этой поверхности прикладываются нормальные и касательные силы, создаваемые, как правило, гидравлическими домкратами.

Если плоскость среза в призме располагается по поверхности сплошных трещин, контактов слоев или контактов древних оползней, то в этом случае определяется сопротивляемость массива срезу по поверхностям ослабления. При расположении плоскости среза под углом к направлению трещин и другим контактам ослабления определяется сопротивляемость массива срезу вкрест слоистости и трещиноватости.

При проведении натурных испытаний применяются две схемы нагружения. Первая схема нагружения (рис. 1а) подобна схеме нагружения образцов пород при лабораторных испытаниях на "косой срез", когда нормальные и касательные напряжения на плоскости среза создаются одной силой, направленной под углом 20 - 45° к плоскости среза. Нагружение по этой схеме является наиболее простым и в основном применяется при испытании призм, оконтуренных на площадках или в откосах уступов карьеров.

По второй схеме (рис. 1б) нормальные и касательные напряжения создаются независимо двумя домкратами.

Рис. 1. Схемы натурных испытаний

Испытания по этой схеме проводятся чаще в подземных выработках или шурфах, где проще осуществить нагружение призм по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

Нарезка призм в слабых породах производится вручную кайлом и специальными долотами, а в скальных и полускальных породах - пневматическими отбойными молотками, электросверлами и перфораторами.

После зачистки щелей в одну из них помещают гидродомкрат и с помощью насоса в него подают рабочую жидкость (воду или масло). Опыт считается законченным, когда давление в гидродомкрате перестает расти или начинает падать.

По окончании опыта производится зарисовка призмы, подсчитывается число структурных блоков, слагающих призму, и отбираются образцы для лабораторных опытов с целью определения прочностных характеристик в образце (куске).

Обработка результатов натурных испытаний производится в следующем порядке:

1. Тщательно замеряется поверхность среза, и определяется площадь среза.

2. Определяется угол между поверхностью среза и плоскостью нижней плиты домкрата.

3. Определяется усилие P, действующее на плоскость среза, являющееся геометрической суммой веса призмы вместе с оборудованием на ней и усилия, развиваемого домкратом:

где D - удельное давление жидкости в домкрате, определяемое по манометру, кг/см2;

S - рабочая площадь цилиндра домкрата, см2;

t - коэффициент передачи давления (устанавливается при тарировке);

- вес призмы и домкрата с плитами, кг.

4. Величина сцепления массива по поверхности среза вычисляется по формуле:

,

где - угол внутреннего трения, определенный лабораторными испытаниями образцов пород с мест натурных испытаний; - угол между поверхностью среза и плоскостью нижней плиты домкрата.

В комплект оборудования для натурных испытаний входят: гидравлический домкрат с накладными стальными плитами толщиной 10 - 12 мм, гидравлический насос, роликовая постель, манометр и соединительная трубка высокого давления.

Гидравлический домкрат облегченной конструкции имеет следующие технические характеристики:

Ручной насос обеспечивает необходимую скорость подачи жидкости, так что продолжительность опыта может быть легко сведена до 5 - 10 мин.

Более детально методика проведения натурных испытаний, описание применяемой аппаратуры изложены в "Методических указаниях по производству натурных испытаний сопротивления сдвигу неоднородных, слоистых и трещиноватых пород" (Изд. ВНИМИ, 1965 г.)