ГОСТ 21153.8-88 Породы горные. Метод определения предела прочности при объемном сжатии

Обозначение:
ГОСТ 21153.8-88 Породы горные. Метод определения предела прочности при объемном сжатии
Тип:
ГОСТ
Название:
Дата актуализации текста:
Дата актуализации описания:
73.020
Дата последнего изменения:
Дата завершения срока действия:
gost34726
gost_21153.8-88.docx PHPWord

 

государственный стандарт

СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ
ПРИ ОБЪЕМНОМ СЖАТИИ

ГОСТ 21153.8 — 88

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москва

УДК 553.5:620.173:006 354 Группа А09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ПОРОДЫ ГОРНЫЕ

Метод определения предела прочности
при объемном сжатии

Rocks Method for determination
of triaxial compressive strength

ОКСТУ 0709

Срок действия с 01 07 89
до 01.07.94

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на твердые горные поро-
ды с пределом прочности при одноосном сжатии не менее 1 МПа
и устанавливает метод определения предела их прочности при объ-
емном сжатии цилиндрических или призматических образцов.

Метод предназначен для испытаний аналогичных по характе-
ристикам или одинаковых объектов (породных образцов), прово-
димых для определения их характеристик при расчетах и проек-
тировании горных работ, оборудования, проведении научно-иссле-
довательских работ, а также для сравнения и оценки методов ис-
пытаний

Стандарт не распространяется на мерзлые горные породы

Сущность метода заключается в измерении разрушающей сжи-
мающей силы, приложенной к торцам образца через стальные
плоские плиты при боковом сжатии его гидростатическим давле-
нием

Отбор проб — по ГОСТ 21153 0—75 со следующими дополне-
ниями*

размеры и объем проб должны обеспечивать изготовление об-
разцов необходимого размера и количества, указанного в пп 3 4
и 3 8;

Издание официальное Перепечатка воспрещена

® Издательство стандартов, 1988

2-2142

допускается взамен парафинирования производить консерва-
цию проб негигроскопических пород битумированной бумагой по
ГОСТ 515—77, полиэтиленовой пленкой по ГОСТ 10354—82 или
другими водонепроницаемыми материалами, не вступающими во
взаимодействие с горными породами;

при отборе проб дополнительно отбирают несколько кусков по-
роды общей массой не менее 200 г для определения влажности
пробы; куски дробят и сразу же помещают в бюксы, которые для
надежной герметизации обматывают клейкой лентой. Определе-
ние влажности — по ГОСТ 5180—84.

Для проведения испытаний применяют оборудование, инстру-
менты и материалы по ГОСТ 21153.0—75 со следующими допол-
нениями:

станки обдирочно-шлифовальный любой конструкции с плоским
чугунным диском, плоскошлифовальный и токарный — для подго-
товки образцов;

машины испытательные или прессы, отвечающие требованиям
ГОСТ 8905—82 и ГОСТ 9753—81, максимальное усилие которых
не менее чем на 20% превышает предельную нагрузку на обра-
зец;

насос гидравлический любой конструкции, максимальное рабо-
чее давление которого не менее чем на 20% превышает предель-
ное значение гидростатического давления на боковую поверхность
образца;

камеру объемного сжатия, изображенную за черт. 1 или любой
другой конструкции для размещения в ней образца и создания
гидростатического давления на его боковые поверхности, обеспе-
чивающую по ГОСТ 21153.2—84 соосное приложение осевой на-
грузки к образцу (отклонение от соосности не более 0,5 мм) через
стальные плиты;

манометры образцовые по ГОСТ 6521—72;

угольник слесарный по ГОСТ 3749—77;

материал изоляционный (резина трубчатая по ГОСТ 4750—79,
клей, образующий при высыхании эластичную и прочную пленку,
устойчивую к воздействию рабочей жидкости, например, «Мо-
мент-1» и по ТУ 6—15—1268—80 и т. п.) —для предохранения об-
разца от проникновения в его поры рабочей жидкости;

рабочую жидкость (любые технические масла, глицерин и др.)*,

шлифпорошок № 12—8 по ГОСТ 3647—80 — для доводки по-
верхности торцов образцов.

Р

1 — впускной вентиль; 2 — манометр, 3
вентиль выпуска воздуха; 4 — стальные
плиты; 5 — шток; 6 — крышка; ^ — кор-
пус; 8 — сферическая пята; 9 — накидная
гайка; 10— образец; И—изоляция; 12
выпускной вентиль

 

Черт. 1

Таблица I

 

Размеры при испытаниях

Параметр образца

 

массовых

 

сравнительных

предпочтительные

допускаемые

Диаметр (сторона квадра-

42 ±2

42 ±2

От 30 до

та), мм

 

 

75 в ключ.

Отношение высоты к диамет-
ру (стороне квадрата), ед.

?,С±0,1

 

 

Измерения производят штангенциркулем с погрешностью не бо-
лее ±0,1 мм.

Диаметр (сторону квадрата) измеряют в трех местах по вы-
соте образца (в середине и у торцов), в двух взаимно перпендику-
лярных направлениях. Допускается разность диаметров (сторон
квадрата) по этим измерениям не более 0,5 мм. За расчетный раз-
мер принимают среднее арифметическое результатов всех измере-
ний.

Отклонение от параллельности измеряют индикатором, уста-
новленным на стойке, по двум взаимно перпендикулярным направ-
лениям; величина его по диаметру (стороне квадрата) должна
быть не более 0,2 мм при сравнительных и 0,4 мм при массовых
испытаниях.

Отклонение от перпендикулярности контролируют слесарным
угольником на отсутствие просвета.

Отклонение от прямолинейности контролируют линейкой штан-
генциркуля или боковой поверхностью слесарного угольника по
образующей в четырех положениях, смещенных друг относитель-
но друга на 90°. Допускаемое отклонение от прямолинейности —
0,5 мм.

Изолированный образец устанавливают в рабочую полость ка-
меры объемного сжатия в сборе с плитами или прокладывая их

между торцами образца и опорными торцами нагрузочных элемен-
тов камеры.

4 5. При необходимости определяют влажность испытанного
образца. Для этого выбирают обломки образца без следов проник-
новения рабочей жидкости, помещают их в бкжсы не позже чем
через 10 мин после выполнения испытаний. Дальнейшие опера-
ции — по ГОСТ 5180—84. Влажность фиксируют в журнале испы-
таний.

5.1. Предел прочности при объемном сжатии (осж^ в мегапас-
калях при заданном значении бокового давления для каждого об-
разца вычисляют по формуле

Р

где Р — разрушающая сила, приложенная к торцам образца, кН;

S — площадь поперечного сечения образца, см2.

5 2. Обработку результатов испытаний п образцов производят
в следующем порядке.

Вычисляют среднее арифметическое значение предела прочно-
сти о сж по пробе, среднее квадратическое отклонение А и коэффи-
циент вариации V:

Определение фактической надежности а результатов испытаний
и уточнение необходимого числа образцов п для достижения за-
данной надежности производят в соответствии с приложением 1.

площади поперечного сечения образца, частных и среднего
арифметического значений, а также среднего квадратического от-
клонения предела прочности — до третьей значащей цифры;

коэффициента вариации — до целого числа.

предела прочности оСж , бокового давления р и коэффициента
вариации V.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Рекомендуемое

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИСПЫТАНИЯ, УТОЧНЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА ОБРАЗЦОВ

Значение фактической надежности а результатов испытания устанавливают
по табл. 2 по заданному максимальному значению относительной погрешности б
в п 3 8, вычисленному значению коэффициента вариации V и числу испытанных
образцов п.

Если определенное таким образом значение надежности а меньше задан-
ного, то испытывают дополнительное число образцов, которое устанавливают
согласно табл 2 После испытания обработку результатов по п. 5 2 повторяют
для нового числа образцов.

При невозможности испытания дополнительного числа образцов принимают
заданное значение надежности а и по табл. 2 устанавливают фактическую от-
носительную погрешность е оценки средней прочности по пробе

Таблица 2

Значение

отношения

e/V

 

 

 

 

Надежность а

%

 

 

 

Число обравцов п, шт

 

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0,4

52

58

63

66

70

74

76

79

81

0.6

68

75

80

84

87

89

91

92

94

0,8

79

85

90

92

94

96

96

98

98

1.0

86

91

94

96

97

98

99

99

99

1.2

90

94

96

98

99

99

100

100

100

1.4

93

96

98

99

99

100

100

100

100

1.6

95

98

99

99

100

100

100

100

100

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ПАСПОРТА ПРОЧНОСТИ

Паспортом прочности горной породы является кривая, огибающая предель-
ные круги напряжений Мора в координатах нормальных о и касательных т на-
пряжений. Предельный круг Мора соответствует предельному напряженному
состоянию, достигаемому при данном соотношении наибольшего amах и наи-

меньшего Отт главных нормальных напряжений, и имеет радиус R

На черт. 2 приведены наиболее характерные круги Мора, огибающая их
кривая и обозначены основные параметры, определяемые по паспорту прочности:
предельное сопротивление срезу тс (сцепление Со) при отсутствии нормаль-
ных напряжений, т. е. о = 0 и соответствующий угол внутреннего трения ср0 (ко-
эффициент внутреннего трения tg сро) — постоянные параметры

условное сцепление С при различных напряжениях оу т и соответствующий
угол внутреннего трения <р (коэффициент внутреннего трения tg <р) — перемен-
ные параметры.

Черт. 2

(в пределах заданного диапазона напряжений) различных значениях бокового
давления р.

тах о—т строят семейство полуокружностей радиусами с координа-

2

тами центров

или 4; аС)к — предел прочности при одноосном сжатии по ГОСТ 21153 2—84,
разд 1 или по ГОСТ 21153 3—85, разд. 4

] 4 Проводят плавную кривую, огибающую все пять (или более) полуок-
ружностей.

21153 5—88, в координатах а—т наносят точки 1, 2 и 3, соответствующие уг-
лам 0 = 25°, 35° и 45° в соответствии с черт. 3.

 

Черт, 3

3.1 Метод предусматривает определение координат точек огибающей рас-
четным путем по эмпирическому уравнению, приведенному в п. 3.1.1 с исполь-
зованием данных определения пределов прочности при одноосном сжатии о< ж
по ГОСТ 21153 2—84, разд. 1 или ГОСТ 21153.3—85, разд. 4, растяжении оР пс
ГОСТ 21153 3—85, разд. 2 или 4

Метод применим в диапазоне нормальных напряжений а, не превышаю-
щих значения 1,5 аСж-

3.1. L Эмпирическое уравнение огибающей предельные круги напряжений
Мора (т) принимают в виде


где Ттах — максимальное сопротивление породы срезу (сдвигу) при гипоте-
тически полностью закрывшихся под действием нормального дав-
ления трещинах и порах в соответствии с черт. 4.
ак — нормальное напряжение относительно начала координат, перенесен-
ного в точку пересечения огибающей с осью абсцисс;
а — параметр формы огибающей кривой по я, 3,2 2.

А

Черт. 4

32 Определение координат точек огибающей
3 2 1 Для удобства расчетов и табулирования уравнение огибающей пе-
реводят в безразмерные координаты / и К, связанные соотношением

значение параметра формы огибающей

значение параметра переноса начала координат
где q2 и (Ki + qi) определяют по табл. 3 для соответствующего значения отно-
шения <72/^1 (промежуточные значения определяют интерполяцией).

Таблица 3

(HlQ\

Ят

К\+Я\

QzlQi

<72

 

3,3

0,6751

1,1418

10,2

0,1331

0,0265

1.5

0,6567

1,1118

10,4

0.1298

0,0 253

2,0

0,6138

0,7317

10,6

0.1266

0,0242

2,5

0,5704

0,5252

10,8

0,1235

0,0231

3,0

0,5253

0,3933

11,0

0,1206

0,0222

3,5

0,4784

0,3011

11,2

0.1178

0,0213

4,0

0,4308

0,2335

11,4

0.1152

0.0204

4,4

0,3936

0,1918

11,6

0 1125

0,0196

4.8

0,3584

0,1586

11,8

0,11C 2

0,0189

52

0.3262

0 1322

12,0

0,1079

0,0181

5,6

0.2972

0,1111

12,2

0.1056

0.0175

6,0

0,2717

0,0942

12.4

0,1035

0,0169

6.4

0.2493

0,0807

12.6

0.1014

0.0162

6,8

0.2297

0.0697

12,8

0,0994

0.0157

70

0.2208

0 0649

13,0

0,0975

0.0151

7.2

0.2123

0,0607

13.5

0.0930

0,0339

7,4

0.2047

0.0568

14.0

0,0889

0,0128

7,6

0,1974

0,0533

14.5

0.0851

0.0118

7.8

0.1906

0.0500

15.0

0.0816

0.0109

8,0

0,1841

0.0471

16.0

0.0754

0.0095

8.2

0,1781

0,0443

17,0

0 0701

0.0083

8,4

0.1724

0 0419

18.0

0,0654

0,0073

8,6

0,1670

0.0396

19,0

0.0614

0.0065

8.8

0,1619

0,0375

20.0

0,0578

0,0058

9,0

0,1573

0.0356

21.0

0,0546

0.0052

9.2

0,1526

0,0337

22,0

0,0517

0,0047

9,4

0,1483

0,0320

23,0

0.0491

0.0043

9.6

0Л442

0,0305

24 0

0.0467

0,0039

9.8

0,1403

0.0290

25,0

0.0446

0,0036

30,0

0.1366

0.0277

30.0

0.0353

0.0024

 

 

3w2 3 Вычисляют координаты а и т отдельных точек огибающей:

а=ак—а0=/С • а—а01

*а.

Значения безразмерных координат К и I принимают по табл 4 При этом
сначала определяют верхнее граничное значение К обратным пересчетом по ве-
личине наибольшего нормального напряжения о, которым должна быть задана,
в зависимости от решаемой задачи, верхняя граница диапазона построения пас-
порта прочности

Таблица 4

К

1

К

 

2,00

0,6720

0,0300

0,0526

1,80

0,6600

0.0200

0.0388

1,60

0,6450

0,0100

0,0231

1,40

0,6310

0.0080

0,0196

1.20

0,6010

0.0060

0,0157

1,00

0.5630

0,0050

0.0137

0,90

0,5400

0.0040

0,0115

0,80

0,5110

0,0030

0.0094

0J0

0,4820

0.0020

0.0069

0,60

0.4440

0.0010

0,0041

0,50

0,3990

0,0009

0.0038

0,40

0.3410

0,0008

0.0035

0,30

0,2865

0,0007

0,0031

0,20

0,2151

0.0006

0.0028

0.10

0,1294

0,0005

0.0024

0,08

0,1101

0.0004

0,0020

0,06

0.0882

0.0003

0,0016

0.05

0,0771

0,0002

0,0012

0,04

0,0653

0,0001

0,0007

 

 

33 Построение огибающей

33 1 По совокупности парных значений сг и т в координатах а—т наносят
семейство точек, которые соединяют плавной кривой в соответствии с черт 4*
3 3 2 Контроль правильности расчетов и построения огибающей выполняют
проведением полуокружностей радиусами ар/2 и аСж/2 с координатами цент-
ров (—ар/2, 0) и (Осж/2, 0) Если расчеты и построение выполнены правиль-
но, то полуокружности должны коснуться огибающей

3 33 Пример расчета координат точек огибающей и ее построения приве-
ден в приложении 3

касательной и осью а cp — arctg .

или (ti . т2) определяют как ординату точки пересечения прямой, проведен-
ной через соответствующие точки огибающей, с осью т согласно черт 4, а со-
ответствующий угол внутреннего трения <pi_2 как угол между этой прямой и
осью о

_ т2—т,

*1-2= arctg *

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Справочное

ПРИМЕР РАСЧЕТА КООРДИНАТ ТОЧЕК ОГИБАЮЩЕЙ

И ЕЕ ПОСТРОЕНИЯ

Последовательно вычисляют и определяют.

отношение безразмерных радиусов q\ и д2 кругов Мора соответственно для
одноосного растяжения и одноосного сжатия по п 3 2 2 приложения 2

Я 2 __ асж 78,7

Я%~ * р ~ Ю,2 “ ’ '

значения параметров формы огибающей а и переноса начала координат Оо
по п 3 2 приложения 2

а0(Aj+?i)=202 *0,0517—10,4 МПа ,

где ^2 = 0,1940 и (/Сi \~Я\) = 0,0517 определяют по табл 3 приложения 2

Вычисляют координаты а, т отдельных точек огибающей по п 3 2 3 Для
этого сначала определяют верхнее граничное значение безразмерной коорди-
наты К Пусть, например, диапазон построения паспорта прочности ограничен
нормальным напряжением ст = 111 МПа Тогда верхнее граничное значение без-
размерной координаты

<Н-50 111+10,4

Соответствующее верхнее граничное значение / = 0,44400 по табл 4 прило-
жения 2 Остальные значения координат К и / выбирают по табл 4 непосред-
ственно ити интерполяцией по требованиям п 32 4 приложения 2
Результаты вычислении представляют в виде табл 5

Таблица 5

К

1

а

X

0.60

0.4440

111.00

89,70

0.40

0.3410

70,40

68,90

0,30

0.2865

50,00

57,90

0 20

0,2151

30.00

43.50

0.10

0,1294

9,80

26,10

0,08

0 1101

5,80

22,20

0.06

0,0882

1,72

17,80

0 04

0.0 S53

—2,32

13,20

0 02

0,0388

—6.36

7,85

0.01

0.0231

—8.38

4,66

 


3 1 По совокупности парных значений о и т в координатах о—т наносят
семейство точек и соединяют их плавной кривой в соответствии с черт. 5,

т МПа

Черт, 5

4. Определение основных параметров паспорта проч-
ности

4 1 Предельное сопротивление срезу тс (сцепление Со) при отсутствии нор-
мальных напряжений Tc^Qj^IT МПа.

Угол внутреннего трения ср=49°

53—27 0 оо/

Угол внутреннего трения -<Pi—arctg——31 о .

тчЗ

4 3 Условное сцепление в диапазоне нормальных напряжений от 85 до
105 МПа (точки 2, 3), Сг^з^З! МПа Ординаты точек т2=75 МПц, т3 = 87 МПа,

87—76

105—85

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ИСПОЛНИТЕЛИ

Ю. М. Карташов, Г. В. Михеев, Б. В. Матвеев, С. И. Войце-
ховская, В. А. Козлов, С. Е. Чирков, И. А. Соломина,
В. В. Шухман, Л. Г. Медведев, Р. И. Тедер, К. А.-К. Вайте-
кунас, В. В. Фромм, Б. М. Усаченко, В. В. Виноградов,
В. П. Чередниченко, В. А. Мансуров, В. Н. Медведев, Г. Я. Но-
вик, И. Ю. Буров, В. Н. Морозов, В. Д. Христолюбов

Периодичность проверки — 5 лет

Обозначение НТД,
на который дана ссылка

Номер раздела, пункта,
приложения

ГОСТ 515—77

1 1

ГОСТ 2749—77

2 1

ГОСТ 3647—80

2 1

ГОСТ 4750—79

2 1

ГОСТ 5180—84

1.1. 45

ГОСТ 6521—72

2.1

ГОСТ 8905—8 2

2.1

ГОСТ 9753—81

2.1

ГОСТ 10354—82

1.1

ГОСТ 21153 0—75

11. 2 1

ГОСТ 21153 2—84

2 1

ГОСТ 21153.3—85

Приложение 2

ТУ 6—15—1258—80

2 1

 

 

Редактор Н. Е. Шестакова
Технический редактор Г. А. Теребиккина
Корректор В. И. Кануркина

Сде^о в наб 06 04 88 Подп в печ 06 06 8 8 1,2 3 уел и л 1,25 уел гср -отт 0,91 уч-
TiitD 4 000 Цена

Ордена «Знгк Почета» Издательство ста ндг рте в, 123840 Москва, ГСП, Новопреснеы скин пер , 3
Тип. «Московский печатник» Москва, Лялин пер.. 6. Зак. 2142

Впервые эта аббревиатура появилась во времена СССР, и расшифровывается она как Государственный Стандарт. Со временем количество госстандартов увеличилось, и за их несоблюдение нарушителям грозила уголовная ответственность. Сегодня наблюдается тенденция к сокращению национальных стандартов.

ГОСТ - это государственный стандарт, свод сформулированных требований, предъявляемых государством к качеству и безопасности продукции, работ и услуг межотраслевого значения. Стандарты, подтверждающие, что они прошли проверку и отвечают всем требованиям безопасности, устанавливаются с учетом современных достижений науки, технологий и опыта.

Зачем нужен ГОСТ

ГОСТы призваны регламентировать, какие качества должны быть у продукции, вырабатываемой и продаваемой на территории конкретной страны. В наше время есть госстандарты, касающиеся любой отрасли промышленности и других сфер нашей жизни. Их задача – установить правила по изготовлению:

  • инструментов
  • продуктов питания
  • одежды и обуви
  • транспорта и всего того, без чего жизнь человека невозможна

В госстандартах указываются продукты, которые можно использовать, возможные методы производства, оборудование, на котором будет производиться изделие, технологии, по которым все это должно производиться, и т.д. Госстандарты, принятые в Российской Федерации, в своем названии, кроме аббревиатуры ГОСТ, имеют букву «Р». Это правила сертификации, на основании которых осуществляются самые разные процедуры, включая экспертизу, процессы и разные способы.

Обязательно ли соблюдать нормативы документа

Их соблюдение было обязательным до 1 сентября 2011 г. В то время считалось, что это поможет держать под контролем качество производимых товаров, а значит защищать здоровье и жизнь населения, животных, растений и пр. Однако с этого дня соблюдение ГОСТов не обязательно, оно носит добровольный характер.

Каждый может сам выбирать и покупать товары, по ГОСТу ли они выработаны или без них. И производитель может решить – изготавливать товар по ГОСТу или по ТУ. Но при этом придется учесть, что многие ГОСТы создавались в эпоху натуральной, а не модифицированной продукции. Но речь не о производственных и других сферах, напрямую касающихся жизни и здоровья людей, использовании стандартов для оборонной продукции или защиты данных, которые составляют государственную тайну или другой информации ограниченного доступа В РФ ГОСТы принимает Госстандарт России. В сфере строительства и промышленности, строительных материалов - Госстрой. Но современный мир пытается перейти на технические регламенты.

Отличие ГОСТ от других стандартов

  • ОСТ. Этот стандарт, который устанавливает требования к качеству продукта в конкретной сфере, разрабатывается там, где нет ГОСТов, или их требования нужно уточнять
  • ТУ. В ходе перехода экономики к рыночным отношениям в обиход вошли технические условия - ТУ. Их цель заключается в регламентировании производство продукции, не попадавшей под действие ГОСТа. Требования ТУ, создаваемых предпринимателями-производителями, не должны противоречить обязательным требованиям ГОСТов
  • Технический регламент. Он устанавливает обязательные условия хранения продукции, ее перевозки и продаж. Главное отличие ГОСТа от ТР заключается в том, что госстандарт характеризуется количественными параметрами выпускаемых изделий, а ТР – условиями применения готовой продукции

Похожие госты