Профессиональное решение
для специалистов строительной отрасли


ГОСТ 21153.3-85

Группа А09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР


ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

Методы определения предела прочности
при одноосном растяжении

Rocks. Methods for determination
uniaxial tensile strength


ОКСТУ 0709

Срок действия с 01.01.87
до 01.01.92*
______________________________
* Ограничение срока действия снято
Постановлением Госстандарта СССР
N 564 от 24.04.91 г.
(ИУС N 7, 1991 г.). - Примечание изготовителя базы данных.

РАЗРАБОТАН Министерством угольной промышленности СССР, Академией наук СССР, Министерством геологии СССР, Академией наук УССР, Академией наук Киргиз. ССР, Министерством высшего и среднего специального образования СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю.М.Карташов, Г.В.Михеев, Б.В.Матвеев, С.И.Войцеховская, М.П.Мохначев, С.Е.Чирков, И.А.Соломина, Л.Г.Медведев, Р.И.Тедер, К.А.Вайтекунас, В.В.Фромм, Б.М.Усаченко, В.В.Виноградов, В.А.Мансуров, Г.Я.Новик, И.Ю.Буров, В.Н.Морозов, В.Д.Христолюбов

ВНЕСЕН Министерством угольной промышленности СССР

Зам. министра Г.И.Нуждихин

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 ноября 1985 г. N 3731

ВЗАМЕН ГОСТ 21153.3-75, ГОСТ 21153.4-75

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 24.04.91 N 564, введенное в действие с 01.01.92 и опубликованное в ИУС N 7 1991 г.

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 7 1991 г.


Настоящий стандарт распространяется на твердые горные породы с пределом прочности при одноосном растяжении не менее 0,5 МПа и устанавливает следующие методы определения предела прочности при одноосном растяжении породы по образцам, изготовляемым из представительной породной пробы:

метод разрушения цилиндрических и призматических образцов прямым растяжением;

метод разрушения цилиндрических образцов сжатием по образующим;

метод разрушения образцов произвольной формы встречными сферическими инденторами;

метод комплексного определения пределов прочности при одноосном растяжении и сжатии.

Стандарт не распространяется на мерзлые горные породы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ И ПРИЗМАТИЧЕСКИХ
ОБРАЗЦОВ ПРЯМЫМ РАСТЯЖЕНИЕМ


Метод предназначен для определения предела прочности породы по слабейшему поперечному сечению образца при одноосном растяжении в направлении его оси - заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность метода заключается в проведении испытаний цилиндрических или призматических образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении разрушающей силы при продольном растяжении образца через стальные обоймы загрузочного устройства.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.1. Метод отбора проб

1.1.1. Отбор проб - по ГОСТ 21153.0-75 со следующими дополнениями:

размеры и объем породной пробы должны обеспечивать изготовление образцов необходимого количества, размеров и ориентировки относительно слоистости, указанных в п.п.1.3.1, 1.3.3 и 1.3.6; допускается производить консервацию проб полиэтиленовой пленкой или другими водонепроницаемыми материалами, не вступающими во взаимодействие с породой;

при отборе проб гигроскопических пород (каменные соли, аргиллиты и т.п.) дополнительно отбирают несколько кусков размером не менее 30х30х10 мм и общей массой не менее 200 г для определения исходной влажности пробы и сразу же помещают в бюксы, которые для надежной герметизации обматывают клейкой лентой. Определение влажности - по ГОСТ 5180-75. Исходную влажность фиксируют в паспорте пробы.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Оборудование, инструменты и материалы

1.2.1. Для проведения испытания применяют оборудование, инструменты и материалы по ГОСТ 21153.0-75 и дополнительно:

станок обдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским чугунным диском, вращающимся вокруг вертикальной оси, или станок плоскошлифовальный типа 31710, станок токарный по ГОСТ 440-81 - для изготовления образцов;

машины испытательные или прессы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 8905-82 и ГОСТ 9753-81, максимальное усилие которых не менее чем на 20-30% превышает предельную нагрузку на образец;

устройство нагрузочное, обеспечивающее центральное и соосное приложение растягивающего усилия к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) и исключающее передачу от захватов испытательной машины к образцу усилий, вызывающих его изгиб и кручение;

скрепляющий материал (эпоксидный клей, сплав Вуда или другие склеивающие или скрепляющие вещества) - для скрепления образца с обоймами нагрузочного устройства.

1.3. Подготовка к испытанию

1.3.1. Образцы изготовляют из штуфов или кернов, составляющих пробу, выбуриванием на буровом станке или вырезанием на камнерезной машине с ориентировкой длины образца относительно слоистости породы в соответствии с целью проведения испытания.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.3.2. Образцы из негигроскопических пород изготовляют с применением промывочной жидкости.

Образцы из гигроскопических пород изготовляют без применения промывочной жидкости и до начала испытания хранят в эксикаторе.

1.3.3. Размеры образцов выбирают по табл.1.

Таблица 1


Параметр образца

Размеры

предпочтительные

допускаемые

Цилиндры, диаметр , мм

42±2

От 30 до 60 включ.

Призмы, сторона квадрата , мм

40±1

От 20 до 60 включ.

, не менее

2

1


Примечание. - отношение длины рабочей части образца (между обоймами нагрузочного устройства) к его диаметру () или стороне квадрата ().


(Измененная редакция, Изм. N 1).

Измерения производят штангенциркулем с погрешностью не более  0,1 мм. Диаметр (сторону квадрата) измеряют в трех местах по длине образца (в середине и у торцов) в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Допускается разность диаметров (сторон квадрата) по всем измерениям не более 0,5 мм. За расчетный диаметр принимают среднее арифметическое результатов всех измерений.

1.3.4. Образующие боковой поверхности образца должны быть прямолинейными по всей длине. Допуск прямолинейности рабочей части образца 0,5 мм. Допускаемая шероховатость - не более 0,2 мм.

1.3.5. Подготовленные для испытания образцы должны иметь одинаковые размеры. Допускаются отклонения расчетных значений диаметра (стороны квадрата) каждого образца от его среднего арифметического значения по всем образцам выборки не более 2 мм.

1.3.6. Количество образцов должно быть не менее 6 и обеспечивать относительную погрешность результатов испытания не более 20% при надежности не ниже 0,8.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4. Проведение испытания

1.4.1. Концевые части боковой поверхности образца соединяют скрепляющим материалом с обоймами нагрузочного устройства, обеспечивая совместно сборкой центрирование образца в обоймах и их соосность (см. приложение 1).

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.4.2. После затвердевания скрепляющего материала образец, смонтированный в нагрузочном устройстве, помещают в испытательную машину и нагружают до разрушения равномерно со скоростью 1-5 МПа/с.

1.4.3. Записывают величину разрушающей силы в килоньютонах, зафиксированную силоизмерителем испытательной машины (пресса).

1.4.4. При необходимости определяют влажность пробы непосредственно при испытании. Для этого обломки образцов помещают в бюксы не позже чем через 10 мин после выполнения испытаний и взвешивают. Дальнейшие операции - по ГОСТ 5180-75. Влажность фиксируют в журнале испытаний.

1.5. Обработка результатов

1.5.1. Предел прочности при одноосном растяжении () в МПа для каждого образца вычисляют по формуле

,

где - разрушающая сила, кН;

- площадь поперечного сечения образца, см.

1.5.2. Обработку результатов испытаний образцов производят в следующем порядке.

Вычисляют среднее арифметическое значение по пробе предела прочности , среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации :

;

;

.

Определение фактической надежности результатов испытаний и уточнение необходимого числа образцов производят согласно рекомендуемому приложению 2.

1.5.3. Вычисления производят с точностью округления:

частных значений и среднего арифметического значения, а также среднего квадратического отклонения предела прочности - до 0,01 МПа, при этом значения менее 10 МПа оставляют без изменения, а значения более 10 МПа округляют до 0,10 МПа;

значений коэффициента вариации - до 1%.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

2. МЕТОД РАЗРУШЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ
СЖАТИЕМ ПО ОБРАЗУЮЩИМ


Метод предназначен для массовых испытаний с целью определения предела прочности горной породы по заданному сечению образца при одноосном растяжении в направлении, заданном относительно сложения (слоистости) породы.

Сущность метода заключается в проведении испытаний цилиндрических образцов. Испытание каждого образца заключается в измерении значения разрушающей силы, приложенной через стальные встречно направленные плиты или клинья нагрузочного устройства к образующим образца на его диаметральном сечении, ориентированном заданным способом относительно сложения (слоистости) породы.